单个内核可以一次执行多个比较/添加操作吗？

Question

我想知道一个 CPU 内核是否可以并行进行多个 x86 比较和一次添加操作。

所以如果我写了类似的东西

Compare X y
Compare y z
Add X y
Add q p

比较会同时运行吗？添加会同时运行吗？

Answer 1

可以，前提是CPU有2个空闲比较器/2个加法器，数据相互独立，指令调度器可以同时给两个单元下发。这就是superscalar CPUs 的工作方式。 P5 Pentium 的所有 x86 CPU 以及所有现代 CPU 都是超标量。

这就是即使时钟周期和内核数量保持不变，新微架构比旧微架构运行速度更快的原因之一，因为它们可以有更多的执行单元、更大的单元、更大的缓存，同时运行更多的指令以及许多其他改进。例如

当前的 x86 处理器每个时钟周期可以提供 3 条指令。然而，Conroe 的架构可以同时获取、分派、执行和撤销多达四个完整指令，比 Pentium 4 CPU 提供 33% 的提升

https://hexus.net/tech/tech-explained/cpu/17976-intel-core-2-duo-conroe/

由于使用了微操作和宏融合，很难定义一个明确的值。但是，对于一些粗略的比较，Sandy Bridge is able to achieve 6 micro-ops per cycle。例如对于由两条add 指令和内存源、一个乘法和一个宏融合的dec-and-branch 组成的循环，它可以维持每个时钟吞吐量1 次迭代。

另见

• Out-of-order execution
• Is processor can do memory and arithmetic operation at the same time?
• Exactly how "fast" are modern CPUs?
• How could a CPU execute more than one instruction per clock cycle?
• Difference between superscalar and multi-core?
• superscalar and VLIW
• Instructions per cycle
• How many CPU cycles are needed for each assembly instruction?
• How can a CPU deliver more than one instruction per cycle?
• Superscalar Processor
• Modern Microprocessors A 90-Minute Guide! 一篇很好的文章，介绍了流水线，然后是超标量，然后是乱序执行。
• David Kanter's Sandybridge microarchitecture deep dive，带有框图。 （他为早期的英特尔 uarch 和 Haswell 撰写过文章。以及一些 AMD 微架构。）