某些通用寄存器是否比其他寄存器更快？
Are some general purpose registers faster than others?
在 x86-64 中，如果某些通用寄存器优于其他寄存器，某些指令的执行速度是否会更快？
例如，mov eax, ecx 会比 mov r8d, ecx 执行得更快吗？我可以想象后者需要一个 REX 前缀，这会使指令获取速度变慢？
用 rax 代替 rcx 怎么样？ add 或 xor 呢？其他操作？像 r15b 和 al 这样的小寄存器？ al 与 ah?
AMD vs 英特尔？较新的处理器？较旧的处理器？指令组合？
澄清：某些通用寄存器是否应该优先于其他寄存器，它们是哪些？
LEA will be slower with EBP, RBP, or R13 as the base（PDF 警告，第 3-22 页）。但一般答案是否定的
退后一步，重要的是要认识到，自从 register renaming 出现以来，架构寄存器并不处理大多数微架构上的实际物理寄存器。例如，每个Cascade Lake核心都有一个180个整数和168个FP寄存器的寄存器文件。
总的来说，架构寄存器都是平等的，重命名到一大堆物理寄存器上。
（除了部分寄存器可能更慢，尤其是高字节 AH/BH/CH/DH 在写入完整寄存器后 读取 很慢，在 Haswell 和更高版本上。参见 and also 写 8 位和 16 位寄存器时的问题）。 这个答案的其余部分将只考虑 32/64 位操作数大小。）
但是一些指令需要特定的寄存器，比如传统的变量计数移位（没有 BMI2 shrx 等）需要 CL 中的计数。除法需要 EDX:EAX 的除法（或 RDX:RAX 对于较慢的 64 位版本）。
使用像 RBX 这样的调用保留寄存器意味着你的函数必须花费额外的指令saving/restoring。
但是，如果您需要更多说明，当然会有性能差异。因此，让我们假设其他所有条件都相同，仅通过更改用于其中一个操作数的寄存器来讨论单个指令的微指令、延迟和代码大小。 TL:DR：唯一的性能差异是由于指令编码限制/差异。 有时不同的寄存器将允许/要求（或让 assembler 来选择）a不同的编码，作为一种特殊情况通常会变小/变大，有时甚至会以不同的方式执行。
通常较小的代码速度更快，并且在 uop 缓存和 I 缓存中打包得更好，因此除非您分析了特定案例并发现问题，否则请选择较小的编码。通常这意味着在 AL 中保留一个字节值，以便您可以使用那些特殊情况的指令，并避免将 RBP / R13 用于指针。
特定编码特别慢的特殊情况，而不仅仅是大小
如果寻址模式还没有 +displacement 常量，以 RBP 或 R13 作为基础的 LEA 在 Intel 上可能会更慢。
例如lea eax, [rbp + 12] 可以按原样编码，并且与 lea eax, [rcx + 12].
一样快
但是 lea eax, [rbp + rcx*4] 只能在机器代码中编码为 lea eax, [rbp + rcx*4 + 0]（因为 ), which is a 3-component LEA, and thus slower on Intel (3 cycle latency on Sandybridge-family instead of 1 cycle, see https://agner.org/optimize/ 指令表和微架构 PDF）。在 AMD 上，即使使用 lea eax, [rdx + rcx*4]
，具有缩放索引也已经使它成为慢速 LEA
在 LEA 之外，在任何寻址模式中使用 RBP / R13 作为基数总是需要 disp8/32 字节或双字，但我认为实际的 AGU 对于 3 分量寻址模式并不慢.所以这只是代码大小的影响。
其他情况包括 ，其中 adc al, imm8 的短格式 2 字节编码即使在像 Skylake 这样的现代 uarches 上也是 2 微指令，其中 adc bl, imm8 是 1 微指令。
因此，adc reg,0 特殊情况不仅不适用于 Sandybridge 上的 adc al,0 通过 Haswell，Broadwell 和更新忘记（或选择不）优化编码解码为 uops 的方式。 （当然，您 可以 使用 3 字节 Mod/RM 编码手动编码 adc al,0，但是 assemblers 将始终选择最短的编码，因此 adc al,0 将 assemble 默认为短格式。）只是字节寄存器有问题； adc eax,0 将使用 opcode ModRM imm8 3 字节编码，而不是 5 字节 opcode imm32。
对于 op al,imm8 的其他情况，唯一的区别是代码大小，这对性能只有间接影响。（因为解码，uop-cache 打包，和我缓存未命中）。
有关代码大小特殊情况的更多信息，请参阅 Tips for golfing in x86/x64 machine code，例如 xchg eax, ecx 是 1 字节与 xchg edx, ecx 是 2 字节。
add rsp, 8 如果自上次 push/pop/call/ret 以来没有明确使用 RSP 或 ESP（当然，沿着执行路径，而不是在静态代码布局）。 (). This is why compilers like clang use a dummy push or pop to reserve / free a single stack slot:
你一共塞了太多的问题，但是，如果我很好地理解了这个问题，你是在混淆处理器架构和小而快的寄存器文件，它填补了处理器和内存技术之间的速度差距。寄存器文件足够小，一次只能支持一条指令，即当前指令，而且速度足够快，几乎可以赶上处理器速度。
我想简单介绍一下，这些寄存器的命名约定有两个目的：一，它使旧版本的x86 ISA实现兼容到现在，二，这些寄存器的每个名称都有除了它的一般用途之外，它还有一个特殊用途。例如，ECX 寄存器用作计数器来实现循环，即像 JECXZ 和 LOOP 这样的指令专门使用 ECX 寄存器。尽管您需要注意一些您不想丢失的标志。
现在你的问题的答案源于第二个目的。所以有些寄存器似乎更快，因为这些特殊寄存器被硬编码到处理器中并且可以更快地访问，但是，差异应该不会太大。
第二件事你可能知道，并不是所有的指令都具有相同的复杂性，尤其是在 x86 中，指令的操作码可以是 1-3 个字节，并且随着越来越多的功能被添加到指令中在前缀、寻址模式等方面，这些指令开始变慢，所以并不是某些寄存器比其他寄存器慢，只是一些寄存器被编码到指令中，因此那些指令 运行 使用该寄存器组合更快。如果以其他方式使用，它会显得更慢。我希望这有帮助。谢谢
在 x86-64 中，如果某些通用寄存器优于其他寄存器，某些指令的执行速度是否会更快？
例如，mov eax, ecx 会比 mov r8d, ecx 执行得更快吗？我可以想象后者需要一个 REX 前缀，这会使指令获取速度变慢？
用 rax 代替 rcx 怎么样？ add 或 xor 呢？其他操作？像 r15b 和 al 这样的小寄存器？ al 与 ah?
AMD vs 英特尔？较新的处理器？较旧的处理器？指令组合？
澄清：某些通用寄存器是否应该优先于其他寄存器，它们是哪些？
LEA will be slower with EBP, RBP, or R13 as the base（PDF 警告，第 3-22 页）。但一般答案是否定的
退后一步，重要的是要认识到，自从 register renaming 出现以来，架构寄存器并不处理大多数微架构上的实际物理寄存器。例如，每个Cascade Lake核心都有一个180个整数和168个FP寄存器的寄存器文件。
总的来说，架构寄存器都是平等的，重命名到一大堆物理寄存器上。
（除了部分寄存器可能更慢，尤其是高字节 AH/BH/CH/DH 在写入完整寄存器后 读取 很慢，在 Haswell 和更高版本上。参见
但是一些指令需要特定的寄存器，比如传统的变量计数移位（没有 BMI2 shrx 等）需要 CL 中的计数。除法需要 EDX:EAX 的除法（或 RDX:RAX 对于较慢的 64 位版本）。
使用像 RBX 这样的调用保留寄存器意味着你的函数必须花费额外的指令saving/restoring。
但是，如果您需要更多说明，当然会有性能差异。因此，让我们假设其他所有条件都相同，仅通过更改用于其中一个操作数的寄存器来讨论单个指令的微指令、延迟和代码大小。 TL:DR：唯一的性能差异是由于指令编码限制/差异。 有时不同的寄存器将允许/要求（或让 assembler 来选择）a不同的编码，作为一种特殊情况通常会变小/变大，有时甚至会以不同的方式执行。
通常较小的代码速度更快，并且在 uop 缓存和 I 缓存中打包得更好，因此除非您分析了特定案例并发现问题，否则请选择较小的编码。通常这意味着在 AL 中保留一个字节值，以便您可以使用那些特殊情况的指令，并避免将 RBP / R13 用于指针。
特定编码特别慢的特殊情况，而不仅仅是大小
如果寻址模式还没有 +displacement 常量，以 RBP 或 R13 作为基础的 LEA 在 Intel 上可能会更慢。
例如lea eax, [rbp + 12] 可以按原样编码，并且与 lea eax, [rcx + 12].
但是 lea eax, [rbp + rcx*4] 只能在机器代码中编码为 lea eax, [rbp + rcx*4 + 0]（因为 lea eax, [rdx + rcx*4]
在 LEA 之外，在任何寻址模式中使用 RBP / R13 作为基数总是需要 disp8/32 字节或双字，但我认为实际的 AGU 对于 3 分量寻址模式并不慢.所以这只是代码大小的影响。
其他情况包括 adc al, imm8 的短格式 2 字节编码即使在像 Skylake 这样的现代 uarches 上也是 2 微指令，其中 adc bl, imm8 是 1 微指令。
因此，adc reg,0 特殊情况不仅不适用于 Sandybridge 上的 adc al,0 通过 Haswell，Broadwell 和更新忘记（或选择不）优化编码解码为 uops 的方式。 （当然，您 可以 使用 3 字节 Mod/RM 编码手动编码 adc al,0，但是 assemblers 将始终选择最短的编码，因此 adc al,0 将 assemble 默认为短格式。）只是字节寄存器有问题； adc eax,0 将使用 opcode ModRM imm8 3 字节编码，而不是 5 字节 opcode imm32。
对于 op al,imm8 的其他情况，唯一的区别是代码大小，这对性能只有间接影响。（因为解码，uop-cache 打包，和我缓存未命中）。
有关代码大小特殊情况的更多信息，请参阅 Tips for golfing in x86/x64 machine code，例如 xchg eax, ecx 是 1 字节与 xchg edx, ecx 是 2 字节。
add rsp, 8 如果自上次 push/pop/call/ret 以来没有明确使用 RSP 或 ESP（当然，沿着执行路径，而不是在静态代码布局）。 (clang use a dummy push or pop to reserve / free a single stack slot:
你一共塞了太多的问题，但是，如果我很好地理解了这个问题，你是在混淆处理器架构和小而快的寄存器文件，它填补了处理器和内存技术之间的速度差距。寄存器文件足够小，一次只能支持一条指令，即当前指令，而且速度足够快，几乎可以赶上处理器速度。
我想简单介绍一下，这些寄存器的命名约定有两个目的：一，它使旧版本的x86 ISA实现兼容到现在，二，这些寄存器的每个名称都有除了它的一般用途之外，它还有一个特殊用途。例如，ECX 寄存器用作计数器来实现循环，即像 JECXZ 和 LOOP 这样的指令专门使用 ECX 寄存器。尽管您需要注意一些您不想丢失的标志。
现在你的问题的答案源于第二个目的。所以有些寄存器似乎更快，因为这些特殊寄存器被硬编码到处理器中并且可以更快地访问，但是，差异应该不会太大。
第二件事你可能知道，并不是所有的指令都具有相同的复杂性，尤其是在 x86 中，指令的操作码可以是 1-3 个字节，并且随着越来越多的功能被添加到指令中在前缀、寻址模式等方面，这些指令开始变慢，所以并不是某些寄存器比其他寄存器慢，只是一些寄存器被编码到指令中，因此那些指令 运行 使用该寄存器组合更快。如果以其他方式使用，它会显得更慢。我希望这有帮助。谢谢