xor是ALU可以做的最快的操作吗？

Question

xor是ALU在一个字节上可以做的最快的操作吗？我的教授说这是因为没有什么比检查两件事情是否相同更简单。这是考虑xor的正确方法，如果操作数不同则返回1，如果它们相同则返回0吗？

Answer 1

这完全取决于CPU的工作方式。实际上，现代芯片上的ALU操作都是一个时钟周期 - 但即便是这种说法也过于笼统，因为通常有不止一种算术方法。

SIMD功能允许您在每个时钟周期处理多个数据，从而提高吞吐量。某些体系结构上的某些指令（如x86的LEA）允许您将多个算术运算组合成一条指令，该指令在一个时钟周期内再次执行，从某些角度来看更快。

在大多数体系结构中，ALU不仅返回一个值，它们还修改标志：overflow（进位），零等。如果其他指令依赖于这些标志，则执行算术运算所需的时间可能会改变，尤其是有条件参与。查看手册。

此外，就延迟而言，“快速”与每秒操作的“快速”不同。 XOR可能需要一个时钟周期才能在ALU中执行，但需要另一个时钟周期，直到结果可用于另一条指令，标志或其他方式。即使这样，乱序执行也可以使似乎就像结果立即可用一样，但这是因为芯片正在为了让自己忙碌而随意移动。

Answer 2

实际上NAND和NOR是最简单的二进制操作，因为它们的CMOS实现（粗略地说它们的门数很少）。 NOT当然是最简单的操作，因为它所做的只是反转位。然而，就实际CPU而言，即使加/减操作也可能只需要一个周期。

Answer 3

我怀疑论证; ALU实施了多项业务。首先，它显然取决于实际的CPU，其次它取决于整体CPU架构（加载存储等）。

然而，我引用了Wikipedia：

，这是一个看似合理的论点

  

在某些计算机体系结构中，通过将寄存器与其自身进行对齐来存储寄存器（将xor-ed与它们自身始终为零）而不是加载和存储零值，这样更有效。

这是因为不需要额外的操作数。