cpu - 从内存或缓存中获取指令数据的阶段

Question

我找不到任何关于现代 CPU 中指令周期或指令流水线的官方（详细）信息（特别是对于 AMD Zen+ 和更新版本）。

考虑以下指令：

ADD MEM, REG

在哪个阶段从内存中获取 [mem] 操作数的数据？在（解码）之前还是在执行阶段？

标签： cpucpu-architecture

Answer 1

根据现代微处理器 90 分钟指南！

(...)将 x86 指令动态解码为简单的、类似 RISC 的微指令，然后可以由快速、RISC 风格的寄存器重命名 OOO 超标量内核执行。(...) 大多数 x86 指令解码为 1、2 或 3 μops，而更复杂的指令需要更大的数量。

OOO（乱序执行），意思是：

处理器按照由输入数据和执行单元的可用性支配的顺序执行指令，而不是按照它们在程序中的原始顺序。这样做，处理器可以避免在等待前一条指令完成时处于空闲状态，同时可以处理能够立即独立运行的下一条指令。

来源：维基百科

1. 原始的 CISC 指令被解码为类似 RISC 的微指令。
2. 现代 CPU 是超流水线的 -超标量导致指令级并行性，这意味着单核能够并行执行多条指令（以及每个时钟周期多条指令）。
3. 因为数据依赖于执行顺序不是任意的，所以在给出的示例 ( add [mem], eax) 中，ALU 部分 (μop) 在获取 的值之前无法完全执行[mem]。
4. “内存操作数在执行单独的μop时加载，然后添加μop才能执行。 ”，就像@peter-cordes所说的那样。