x86 - 为什么现代cpu可以在一个时钟周期内执行一些指令？

Question

许多相关问题说，例如，某些指令可以在一个时钟周期内执行。

但是，据我所知（来自《计算机系统：程序员的视角》一书），管道中有许多步骤，例如获取、解码、执行、存储等。每个步骤至少需要一个周期。如果是这样，为什么任何指令都可以在一个时钟周期内执行？

Answer 1

链接的问题区分了吞吐量和延迟。例如之后dec eax，另一个dec eax执行多久？它只需要在到达简单有序管道的 EXEC 阶段时准备好 EAX 值。将执行单元本身的延迟降低到 1 个周期是实现依赖指令的背靠背执行的原因。

从 fetch 到 exec 的管道总延迟仅对错误预测的分支很重要。

流水线中有多个指令是流水线的全部要点。如果您在开始获取另一条指令之前需要一条指令一直通过管道，那么您不会将其称为管道。

另请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Classic_RISC_pipeline和
现代微处理器 90 分钟指南！.

或者继续阅读你的 CS:APP 教科书。

同样相关的是，对于现代 CPU，如当前 x86 和高端 ARM（超标量无序）：

• 在预测现代超标量处理器上的操作延迟时需要考虑哪些因素，以及如何手动计算它们？
• 每条汇编指令需要多少个 CPU 周期？- 这不是现代 CPU 上性能的方式，没有固定的周期成本，您只需将指令加起来即可找到总时间。前端成本、延迟和后端执行单元吞吐量是可能成为循环主要瓶颈的 3 个主要维度。
• https://softwareengineering.stackexchange.com/questions/349972/how-does-a-single-thread-run-on-multiple-cores/350024#350024 - 它没有，但我的回答解释了一个现代核心包含多个执行单元，以找到指令级并行性并并行运行多条指令。