CPU（为方便讨论，这里仅限32位X86指令）的各种构架，比如奔3，奔4，对纯加法运算速度有帮助吗？
咱们就聊聊CPU那点事儿，特别是奔三和奔四这俩大家伙，它们对咱们纯加法运算到底有多大帮助。要说起这个，得从 CPU 的“内功”说起，也就是它处理指令的方式。
CPU 的“内功”：流水线和乱序执行
想象一下流水线生产，一个零件传到下一个工位，一步一步完成。CPU 里也有类似的东西，叫做流水线（Pipeline）。简单的说，CPU 会把一条指令分解成好几个小步骤，比如取指令、解码、执行、写回等等。流水线就是让这些步骤在不同的指令上并行进行。一条指令还没完全完成，下一条指令的某个步骤就已经开始了。
早期 CPU (比如奔三之前的很多型号)：流水线可能比较短，或者执行起来比较“规矩”，一条指令的每一个步骤都得等前面那个步骤完成才能进行。就好比流水线上每个工位都得等前面一个工位彻底停下才能继续。
奔三 (Pentium III)：奔三在流水线方面有了不少进步，它采用了更深的流水线，并且开始支持一些乱序执行（OutofOrder Execution）的雏形。乱序执行就好比生产线上，如果前面一个工位因为卡顿停了，后面的工位也不傻等着，而是可以先去处理其他那些没受影响的零件。CPU 会在内部调整指令的执行顺序，只要不改变最终结果，它就可以先执行后面能执行的指令，等前面的指令好了再补上。
奔四 (Pentium 4)：奔四在这方面是下足了功夫，它采用了非常深的流水线（号称 30 多级），并且将乱序执行做得更加彻底。它有个核心技术叫做 NetBurst 架构。奔四的设计理念是“高主频”，它希望通过非常深的流水线和极高的时钟频率来压倒一切。
纯加法运算对它们有什么影响？
现在咱们聚焦到“纯加法运算”。一条加法指令，比如 `ADD EAX, EBX` (把 EBX 的值加到 EAX 上)，它本身是很简单的。
1. 指令取指 (Fetch)：CPU 从内存中把这条 `ADD` 指令拿过来。
2. 指令解码 (Decode)：CPU 弄明白这是个加法，要加哪个寄存器里的值。
3. 执行 (Execute)：CPU 的算术逻辑单元（ALU）进行加法运算。
4. 写回 (Writeback)：把计算结果写回到指定的寄存器里。
流水线的作用：
奔三：它的流水线比老家伙们深一些，意味着它可以在执行 `ADD EAX, EBX` 的同时，已经开始取下一条 `ADD` 指令的指令，或者解码上一条 `SUB` 指令。这本身就能提高整体的指令吞吐量，但对一条单独的加法运算本身的速度影响不是“质变”。它只是让整个程序跑得更快。
奔四：奔四的流水线太深了。想象一下，一条很简单的指令在深邃的流水线里走了好多步才能完成。这就带来一个问题，叫做流水线冒泡（Pipeline Bubble）或流水线停顿（Stall）。如果后面有指令依赖前面指令的结果，或者有跳转，深流水线就容易出现停顿，导致效率反而不如设计得更“短平快”的 CPU。虽然奔四有乱序执行来缓解这个问题，但对于像加法这样非常简单、通常不会有太多依赖的指令，它的深流水线优势并不明显，甚至可能因为流水线停顿而显得有点笨重。
乱序执行的作用：
奔三：它支持的乱序执行非常有限，主要还是按照顺序来执行，只有遇到一些简单的依赖可以通过一些小技巧绕过。
奔四：乱序执行是奔四的卖点之一。它会预取很多指令，并且在内部有一个“重排缓冲器”（Reorder Buffer, ROB）来管理这些指令的执行顺序。如果程序里连续有很多加法指令，比如：
```assembly
ADD EAX, EBX
ADD ECX, EDX
ADD EAX, ECX
ADD EBX, EDX
...
```
奔四的乱序执行可以把这些指令的执行顺序进行重排，让它们在算术逻辑单元（ALU）上并行执行，只要不影响最终结果。比如，第一条 `ADD` 和第三条 `ADD` 都需要用到 `EAX`，但如果它们之间没有直接的依赖关系，乱序执行就可以让它们错开执行，提高 ALU 的利用率。
ALU 的进步：
除了流水线和乱序执行这些“流程管理”上的进步，CPU 本身处理运算的核心——算术逻辑单元（ALU）——也在不断进步。
更快的 ALU 设计：虽然加法本身是基础操作，但 CPU 厂商会不断优化 ALU 的设计，让它在每个时钟周期内能更快地完成运算。这和 CPU 的整体架构（比如奔三 vs 奔四）关系不大，更多是工艺和微架构层面的改进。
并行 ALU：更高级的 CPU（包括后期的奔四和后续的酷睿系列）可能会在一个核心里集成多个 ALU，甚至包含专门的浮点运算单元（FPU）。如果你的程序能充分利用这些并行计算能力，那么速度提升会很明显。不过，对于纯粹的、简单的整数加法，通常一个核心只需要一个 ALU 就可以胜任。
总结一下对纯加法运算速度的影响：
整体架构的改进 (奔三 vs 奔四)：相比纯粹的加法指令本身，CPU 架构的整体进步（如流水线深度、乱序执行能力、缓存系统等）对程序整体运行速度的影响更大。奔三相比更早期的 CPU，在处理连续的加法指令时，因为其进步的流水线和初级的乱序执行，能看到一些性能提升。奔四因为其激进的深流水线和强大的乱序执行，在处理大量可以并行的加法指令时，理论上能有更好的表现，但它的设计也容易受到流水线停顿的影响，并不是所有场景下都比奔三“更”适合纯加法。
对“单条”纯加法指令速度的影响：非常有限。一条加法指令本身在 CPU 核心里执行起来非常快，通常只需要一个或几个时钟周期。流水线和乱序执行主要解决的是指令之间的依赖和等待问题，让 CPU 在单位时间内能执行更多的指令。对于连续执行的加法指令，它们可以通过并行和重排来加速。但如果只是执行一条孤零零的加法指令，那么奔三和奔四在处理这条指令本身的速度差异不会特别巨大，更多体现在它们能多快地去取下一条指令。
关键在于指令的“调度”：奔四的强项在于它强大的指令调度和重排能力。如果你的程序能生成一大串可以并行处理的加法指令，并且这些指令不会互相等待结果，那么奔四的乱序执行就能让这些加法“挤”在一起，更快地完成。奔三在这方面相对保守一些。
所以，与其说奔三、奔四对“纯加法运算速度”有直接的“帮助”，不如说它们通过改进流水线、乱序执行、寄存器访问速度以及 ALU 本身的效率等整体性的设计，使得 CPU 在执行包含大量加法运算的程序时，能够更有效地利用资源，从而提升整体的计算速度。对于非常简单的单条加法，提升是微乎其微的。但对于复杂、计算密集型的程序，这些架构上的进步带来的好处就非常明显了。奔四的设计思路是极致的并行和高频，虽然在某些方面（比如超深流水线带来的停顿）有争议，但它在执行可以高度并行的代码时，确实展现了强大的能力。
CPU 的“内功”：流水线和乱序执行
想象一下流水线生产，一个零件传到下一个工位，一步一步完成。CPU 里也有类似的东西，叫做流水线（Pipeline）。简单的说，CPU 会把一条指令分解成好几个小步骤，比如取指令、解码、执行、写回等等。流水线就是让这些步骤在不同的指令上并行进行。一条指令还没完全完成，下一条指令的某个步骤就已经开始了。
早期 CPU (比如奔三之前的很多型号)：流水线可能比较短，或者执行起来比较“规矩”，一条指令的每一个步骤都得等前面那个步骤完成才能进行。就好比流水线上每个工位都得等前面一个工位彻底停下才能继续。
奔三 (Pentium III)：奔三在流水线方面有了不少进步，它采用了更深的流水线，并且开始支持一些乱序执行（OutofOrder Execution）的雏形。乱序执行就好比生产线上，如果前面一个工位因为卡顿停了，后面的工位也不傻等着，而是可以先去处理其他那些没受影响的零件。CPU 会在内部调整指令的执行顺序，只要不改变最终结果，它就可以先执行后面能执行的指令，等前面的指令好了再补上。
奔四 (Pentium 4)：奔四在这方面是下足了功夫，它采用了非常深的流水线（号称 30 多级），并且将乱序执行做得更加彻底。它有个核心技术叫做 NetBurst 架构。奔四的设计理念是“高主频”，它希望通过非常深的流水线和极高的时钟频率来压倒一切。
纯加法运算对它们有什么影响？
现在咱们聚焦到“纯加法运算”。一条加法指令，比如 `ADD EAX, EBX` (把 EBX 的值加到 EAX 上)，它本身是很简单的。
1. 指令取指 (Fetch)：CPU 从内存中把这条 `ADD` 指令拿过来。
2. 指令解码 (Decode)：CPU 弄明白这是个加法，要加哪个寄存器里的值。
3. 执行 (Execute)：CPU 的算术逻辑单元（ALU）进行加法运算。
4. 写回 (Writeback)：把计算结果写回到指定的寄存器里。
流水线的作用：
奔三：它的流水线比老家伙们深一些，意味着它可以在执行 `ADD EAX, EBX` 的同时，已经开始取下一条 `ADD` 指令的指令，或者解码上一条 `SUB` 指令。这本身就能提高整体的指令吞吐量，但对一条单独的加法运算本身的速度影响不是“质变”。它只是让整个程序跑得更快。
奔四：奔四的流水线太深了。想象一下，一条很简单的指令在深邃的流水线里走了好多步才能完成。这就带来一个问题，叫做流水线冒泡（Pipeline Bubble）或流水线停顿（Stall）。如果后面有指令依赖前面指令的结果，或者有跳转，深流水线就容易出现停顿，导致效率反而不如设计得更“短平快”的 CPU。虽然奔四有乱序执行来缓解这个问题，但对于像加法这样非常简单、通常不会有太多依赖的指令，它的深流水线优势并不明显，甚至可能因为流水线停顿而显得有点笨重。
乱序执行的作用：
奔三：它支持的乱序执行非常有限，主要还是按照顺序来执行，只有遇到一些简单的依赖可以通过一些小技巧绕过。
奔四：乱序执行是奔四的卖点之一。它会预取很多指令，并且在内部有一个“重排缓冲器”（Reorder Buffer, ROB）来管理这些指令的执行顺序。如果程序里连续有很多加法指令，比如：
```assembly
ADD EAX, EBX
ADD ECX, EDX
ADD EAX, ECX
ADD EBX, EDX
...
```
奔四的乱序执行可以把这些指令的执行顺序进行重排，让它们在算术逻辑单元（ALU）上并行执行，只要不影响最终结果。比如，第一条 `ADD` 和第三条 `ADD` 都需要用到 `EAX`，但如果它们之间没有直接的依赖关系，乱序执行就可以让它们错开执行，提高 ALU 的利用率。
ALU 的进步：
除了流水线和乱序执行这些“流程管理”上的进步，CPU 本身处理运算的核心——算术逻辑单元（ALU）——也在不断进步。
更快的 ALU 设计：虽然加法本身是基础操作，但 CPU 厂商会不断优化 ALU 的设计，让它在每个时钟周期内能更快地完成运算。这和 CPU 的整体架构（比如奔三 vs 奔四）关系不大，更多是工艺和微架构层面的改进。
并行 ALU：更高级的 CPU（包括后期的奔四和后续的酷睿系列）可能会在一个核心里集成多个 ALU，甚至包含专门的浮点运算单元（FPU）。如果你的程序能充分利用这些并行计算能力，那么速度提升会很明显。不过，对于纯粹的、简单的整数加法，通常一个核心只需要一个 ALU 就可以胜任。
总结一下对纯加法运算速度的影响：
整体架构的改进 (奔三 vs 奔四)：相比纯粹的加法指令本身，CPU 架构的整体进步（如流水线深度、乱序执行能力、缓存系统等）对程序整体运行速度的影响更大。奔三相比更早期的 CPU，在处理连续的加法指令时，因为其进步的流水线和初级的乱序执行，能看到一些性能提升。奔四因为其激进的深流水线和强大的乱序执行，在处理大量可以并行的加法指令时，理论上能有更好的表现，但它的设计也容易受到流水线停顿的影响，并不是所有场景下都比奔三“更”适合纯加法。
对“单条”纯加法指令速度的影响：非常有限。一条加法指令本身在 CPU 核心里执行起来非常快，通常只需要一个或几个时钟周期。流水线和乱序执行主要解决的是指令之间的依赖和等待问题，让 CPU 在单位时间内能执行更多的指令。对于连续执行的加法指令，它们可以通过并行和重排来加速。但如果只是执行一条孤零零的加法指令，那么奔三和奔四在处理这条指令本身的速度差异不会特别巨大，更多体现在它们能多快地去取下一条指令。
关键在于指令的“调度”：奔四的强项在于它强大的指令调度和重排能力。如果你的程序能生成一大串可以并行处理的加法指令，并且这些指令不会互相等待结果，那么奔四的乱序执行就能让这些加法“挤”在一起，更快地完成。奔三在这方面相对保守一些。
所以，与其说奔三、奔四对“纯加法运算速度”有直接的“帮助”，不如说它们通过改进流水线、乱序执行、寄存器访问速度以及 ALU 本身的效率等整体性的设计，使得 CPU 在执行包含大量加法运算的程序时，能够更有效地利用资源，从而提升整体的计算速度。对于非常简单的单条加法，提升是微乎其微的。但对于复杂、计算密集型的程序，这些架构上的进步带来的好处就非常明显了。奔四的设计思路是极致的并行和高频，虽然在某些方面（比如超深流水线带来的停顿）有争议，但它在执行可以高度并行的代码时，确实展现了强大的能力。
网友意见
不同CPU硬件架构的情况下，指令效率可能是不一样的，具体可以参考这个链接：http://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf
我查了一下手册，Pentium3和Pentium4对于整数的加法指令（假设参数都是寄存器：ADD r,r），那么性能上最大都是一个时钟最多两条指令，这一点性能是一样，但如果跟后来的sandybridge这些架构的CPU比，性能还是不一样的，Pentium3和Pentium4的加法只能使用p0/1两个port，但在sandybridge里，ADD指令可以用p0/1/5三个port，理论上说，一个时钟里可以执行三条ADD指令。
AMD的资料相对更容易看一些，比如Ryzen架构下ADD在一个时钟周期内最多可以并发4个，在K7架构下最多只能并发3个。
当然，以上只是CPU层面的理论值，实际使用中，未必就能真的达到上述效果。但结论是肯定的，CPU架构在升级的过程中，指令的执行速度确实是有可能变快的。
另外，缓存、流水线等设计的变化也会影响指令的速度。
另外，累加求和在汇编层面上，可以写成这样：
INC EAX ADD EBX,EAX CMP EAX, 1000000 JNZ XXXX 指令依赖性方面，只依赖第一条指令，后两个指令是可以并发的（丢弃ADD的标志位信息），不同架构的CPU能处理的并发条件不同，理论上讲，新的架构并发执行的效果更好。
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