我今天看到了这段摘录：
在大多数较旧的微处理器上，按位运算比加法和减法运算稍快，通常比乘法和除法运算快得多。在现代架构中，情况并非如此：按位运算的速度通常与加法相同（尽管仍比乘法快）。
我很好奇为什么按位运算比旧微处理器上的加法/减法运算要快一些。
我能想到的所有会导致延迟的是，实现加法/减法的电路取决于几个级别的逻辑门（并行加法器等），而按位运算的电路实现要简单得多。这是原因吗？
我知道算术和按位运算都在现代处理器上的一个时钟周期内执行，但纯粹谈谈电路的传播时间，理论上现代处理器中的延迟是否仍然存在？
最后，我有一个关于按位移位操作执行的概念性 C 问题：
unsigned x = 1;
x <<= 5;
unsigned y = 0;
y += 32;
两者x和y都应该保持 value 32，但是否需要5次单独的左移才能x达到该值（如通过管道实现的按位移位）？为了澄清，我纯粹是在询问电路行为而不是时钟周期数。
在任何二进制位运算中，每个输出位仅取决于输入中的两个相应位。在加法运算中，每个输出位取决于输入中的相应位以及右侧的所有位（朝向较低值）。
例如，01111111 + 00000001 的最左边位为 1，但 01111110 + 00000001 的最左边位为 0。
在最简单的形式中，加法器将两个低位相加并产生一个输出位和一个进位。然后添加接下来的两个最低位，并添加进位，产生另一个输出位和另一个进位。这重复。因此，最高输出位位于加法链的末尾。如果像旧处理器那样一点一点地进行操作，那么需要时间才能完成。
通过将几个输入位输入更复杂的逻辑安排，有一些方法可以加快速度。但这当然需要更大的芯片面积和更大的功率。
今天的处理器有许多不同的单元来执行各种工作——加载、存储、加法、乘法、浮点运算等等。鉴于当今的能力，与其他任务相比，添加的工作量很小，因此它适合单个处理器周期。
也许从理论上讲，您可以制造一个按位运算比加法运算更快的处理器。（至少在纸面上，有一些奇异的处理器异步运行，不同的单元按照自己的节奏工作。）然而，随着设计的使用，你需要一些固定的周期来协调处理器中的许多事情——加载指令，将它们分派到执行单元，将结果从执行单元发送到寄存器等等。一些执行单元确实需要多个周期来完成它们的工作（例如，一些浮点单元需要大约四个周期来进行浮点加法）。所以你可以混合。然而，在当前规模下，使循环时间更小以使其适合按位运算但不适合加法可能不经济。
加法的复杂之处（你通常可以免费减法）是存在讨厌的进位问题。
因此，您最终得到的天真的解决方案是 N 次全加器，其中 N 是您的 ALU 的位宽。
这些讨厌的携带意味着你有很多传播延迟。而且，由于一次结转可能会使整个结果不准确，因此您最终不得不等待相当长的时间来等待所有的结转值，而反过来，链上的所有其他全加器都必须等待结算。
有很多方法可以绕过这个特定的瓶颈，但没有一种方法像全加器链那样简单或资源便宜。（最快的是在硅中实现的查找表）
如果您想了解更多详细信息，您可能需要在http://electronics.stackexchange.com上提问
要回答你的最后一个问题，这取决于。有些架构只有 1 的移位（例如 z80），有些架构公开了较大的常量和/或变量的移位，但在内部将它们实现为一堆“移位 1”（例如 x86 的旧实现），有一些架构可以在一个周期内移位超过 1，但只有当移位量是一个常数时，有些架构（例如 x86 的现代实现）使用桶形移位器并且可以在一个周期内移位一个变量，还有更多的可能性。
桶形移位器的电路深度与它可以做的最大移位成对数，这不一定是寄存器的宽度 - 它有时比宽度小一，甚至可以想象它更小。
一些加法实现必须为进位位做一个额外的循环。例如：16 位整数需要在 8 位处理器上执行多条指令。这也适用于转变。但是移位总是可以将高度位移动到下一个字节的较低位。加法必须在另一轮中添加低位。
位操作符的执行时间更短，因为
这就是为什么移位比其他算术运算更快的原因
这是我从汇编类的介绍中看到的。但是移位只是处理器可以执行的最快指令。加减法需要一些指令来执行。我想现代处理器会得到更好的优化。
想必有人可以更准确、更彻底地回答这个问题。