我正在阅读Intel instruction manual并注意到有一个＆＃39; NOP＆＃39;在主CPU上执行任何操作的指令，以及“FNOP＆＃39;在FPU上什么都不做的指令。为什么有两个单独的指令什么都不做？
我看到的唯一不同之处是它们会抛出不同的异常，因此您可能会注意FNOP的异常，以检测是否有可用的FPU。但是还没有像CPUID这样的其他机制来检测这个吗？有什么实际的理由可以有两个单独的NOP指令？
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扩展Raymond Chen和Hans Passant的评论，有历史原因有两个单独的指示以及为什么它们没有相同的效果。
这两条指令NOP和FNOP都不是最初设计为显式无操作指令。 NOP指令实际上只是指令XCHG AX,AX的别名。 （或者在32位模式下XCHG EAX, EAX。）在早期的英特尔处理器上，它实际上什么都不做。虽然它没有外部可见效果，但内部执行就像XCHG指令一样，需要执行多个周期。 ＆＃39; 486是第一个专门处理它的Intel CPU，它可以在1个周期内执行NOP，而执行任何其他寄存器到寄存器XCHG指令需要3个周期。
在现代英特尔处理器中，专门处理XCHG AX,AX指令非常重要。如果它实际上仍在与自身交换相同的寄存器，如果附近的指令也使用AX寄存器，则可能引入流水线停顿。通过特别对待它，CPU最终不会认为NOP需要等待先前设置AX的指令或后续指令需要等待NOP。
这表明有很多不同的指令什么都不做，尽管XCHG AX,AX是唯一一个单字节的指令（作为exchange-register-with-accumulator single byte XCHG encodings的一个特例） 。这些指令通常用作连续NOP指令的单指令替代，例如出于性能原因而对齐循环开始时。例如，如果您想要一个6字节的NOP，则可以使用LEA EAX,[EAX + 00000000]。英特尔最终添加了一个显式的多字节NOP指令。 （好吧，除了官方记录的自Pentium Pro以来一直存在的指令以外，没有那么多。）但是只有单字节形式被特别处理;如果附近的指令使用相同的寄存器，则多字节NOP将产生停顿。
当AMD为他们的CPU增加了64位支持时，他们甚至更进一步。在{64}模式下，NOP不再等同于XCHG EAX,EAX。英特尔指令集的一个问题是有很多指令只能修改寄存器的一部分。例如，MOV BX,AX仅修改EBX的低16位，保留高16位未修改。这些部分修改使CPU很难避免停顿，因此AMD决定在64位模式下使用32位指令时防止这种情况发生。只要32位操作的结果存储在（64位）寄存器the value is zero extended to 64-bits so that entire register is modified中。这意味着XCHG EAX,EAX不再是NOP，因为它清除了EAX的高32位（因此如果你明确地写XCHG EAX,EAX，它就不能组装到0x90并且必须使用87 C0编码）。在64位模式下，NOP现在是一个明确的NOP，没有其他解释。
对于FNOP指令，在原始的8087上，FPU对此指令的处理方式并不完全清楚，但我很确定它没有作为一个明确的处理也没有操作。至少有一本旧的英特尔手册，ASM86 Language Rerefence Manual确实记录了没有效果的事情（＆＃34;将堆栈顶部存储到堆栈顶部＆＃34;）。从它在操作码映射中的位置看起来它可能是FST ST或FLD ST的别名，两者都会将堆栈的顶部复制到堆栈的顶部。然而，它确实得到了一些特殊处理，它平均执行13个周期而不是平均18或20个周期，堆栈分别堆叠FST或FLD指令。如果它被视为无操作指令，我预计它会更快，因为有一些8087指令可以在一半的时间内执行。
更重要的是，FNOP指令的行为与NOP不同，因为过去如何在英特尔处理器上实现FPU指令。 CPU本身并不支持浮点算法，而是将这些任务卸载到可选的浮点协处理器上，最初是8087.协处理器的一个好处是它与CPU并行执行指令。但这意味着CPU有时需要等待FPU完成操作。在给出另一条指令之前，CPU会自动等待它完成前一条指令的执行，但程序需要在读取协处理器写入内存的结果之前明确等待（使用WAIT指令）。 / p>
因为协处理器并行工作，这也意味着如果FPU指令产生了浮点异常，那么当它检测到这一点时，CPU就已经开始执行下一条指令。通常，当指令在CPU上生成异常时，在该指令仍在执行时处理该指令，但是当FPU指令生成异常时，CPU已经通过将其移交给FPU来完成执行该指令。 CPU不会以异步方式中断CPU并传递浮点异常，而是在显式或隐式等待协处理器时通知。
在现代处理器中，FPU不再是协处理器，它是CPU的组成部分。这意味着程序不再需要等待FPU将值写入内存。但是，如何处理FPU异常并没有改变。 （事实证明，立即提供异常很难在现代CPU上实现，因此他们利用了他们不必要的一个案例。）因此，如果先前的FPU指令生成了未传递的浮点异常，则{ {1}}保留未送达的异常，而NOP，因为它是FPU指令，将执行隐含的＆＃34;等待＆＃34;这导致浮点异常被传递。
此示例演示了不同之处：
FNOP