x86架构处理器中不同的寄存器有性能区别吗？ 第1页

以下内容只针对Intel微架构。

短答案：有区别。

长答案：大多数情况下没有，少数情况下（某些指令、微架构、操作系统ABI等）不同寄存器有较大性能差别。

绝大多数x86/x86-64指令在新Intel微架构上都要经过register renaming来分配真正的物理寄存器，所以ISA层面的寄存器使用“一般”不会造成性能区别。但是有一些特例，大致分为以下几种类型：

1. 特殊指令的微架构实现限制：

最著名的是slow LEA，既某些形式的LEA指令会很慢，比如用EBP、RBP或R13做base 地址

2. Partial register stall：Intel 建议永远使用32/64-bit 操作数而避免使用8/16-bit操作数来防止partial register stall。比如你的前一条指令将结果写入AL/AH/AX寄存器，下一条使用EAX寄存器，那这两条指令之间就会产生一个很长的延迟（好像是5-6 cycles）导致CPU pipeline 阻塞。

多说一句，partial register stall在general purpose register 上是比较好识别的，但在FLAGS上就很隐蔽。有些指令（比如INC/DEC)只修改部分FLAGS标志，这会让后续使用其他FLAGS标志位的指令也产生dependency。好在这个限制在新桌面架构（Sandy Bridge开始）上已经解决，但ATOM还有。

3. SIMD registers：AVX-SSE transition penalty, UNIX ABI 不能callee save XMM/YMM，YMM不能享受store forwarding等，能说好多……

4. Register-renaming bugs: 个别几个指令（lzcnt, tzcnt,popcnt）在Intel的某些架构上有bug，导致register renaming失效，这时候编译器需要插入指令来触发register renaming.

我只说我知道的一个：AX/EAX/RAX寄存器比其它三个快。因为MOV/ADD/ADC指令对于AX/EAX/RAX的操作编码有两个：

这个稍微有点不符合题目，因为这是语言层面而非架构层面

手册上还有很多类似的指令