对于这一条add指令，ALU是不是会被使用2次来分别计算有效地址和数据？而且是在1个阶段内还是2个阶段
好的，我们来详细分析一下 ADD 指令在 CPU 的执行过程中，ALU 的使用情况。
首先，要明确一点，大多数指令的执行，尤其是涉及到内存访问和算术运算的指令，通常是分布在 CPU 的多个执行阶段（流水线阶段）中完成的。ADD 指令也不例外。
我们以一个典型的 RISC 指令集架构（如 MIPS 或 ARM 的简化模型）为例来讲解。
一个经典的 CPU 流水线包含以下几个主要阶段：
1. 取指令 (IF Instruction Fetch): 从内存中取出当前要执行的指令。
2. 指令译码 (ID Instruction Decode): 解析指令，确定指令的操作类型，并根据指令找到需要的操作数（寄存器值）。
3. 执行 (EX Execute): 执行指令的操作。这通常是 ALU 发挥作用的地方。
4. 访存 (MEM Memory Access): 如果指令需要访问内存（读或写），在这个阶段进行。
5. 写回 (WB Write Back): 将执行结果写回到寄存器中。
现在我们来看 ADD 指令：
ADD 指令的一般格式
ADD 指令通常有几种形式，最常见的是将两个寄存器的内容相加，结果存入另一个寄存器。例如： `ADD Rdest, Rsrc1, Rsrc2`。
但也存在一些变种，比如：
`ADD Rdest, Rsrc, Immediate`：将一个寄存器的内容与一个立即数相加，结果存入另一个寄存器。
`ADD Rdest, Memory_Address, Rsrc`：将内存地址处的数据与寄存器内容相加，结果存入寄存器。
重点关注：有效地址的计算和数据的计算
你提到的“有效地址”和“数据”的计算，关键在于 ADD 指令是否直接需要进行内存访问。
情况一：纯寄存器操作的 ADD 指令 (如 `ADD Rdest, Rsrc1, Rsrc2`)
有效地址计算： 在这种情况下，指令本身并不需要计算任何“有效地址”。有效地址的概念通常与内存访问相关，用于确定要访问内存的哪个位置。
数据计算： 在 执行 (EX) 阶段，ALU 会被使用 一次。它会取出 `Rsrc1` 和 `Rsrc2` 寄存器中的值，并将它们相加。结果会暂时存放在一个临时寄存器中（或者直接传送到 WB 阶段的输入端）。
阶段： 这个计算发生在 执行 (EX) 阶段。
情况二：涉及内存访问的 ADD 指令 (例如，LoadAfterAdd 或 StoreAfterAdd 的变种，或者更常见的是，使用基址+偏移量寻址的 ADD 指令作为后续操作的前置)
举例： 假设有一个指令，它的作用是“将寄存器 `Rsrc` 的值与内存地址 `[Rbase + Offset]` 处的值相加，结果存入 `Rdest`”。
这个指令会先在 译码 (ID) 阶段识别出需要访问内存，并且地址计算是基于 `Rbase` 和 `Offset` 的。
在 执行 (EX) 阶段，ALU 会被使用一次 来计算 有效地址。即： `有效地址 = Rbase 的值 + Offset`。这个计算的结果（内存地址）会被传递到 MEM 阶段。
在 访存 (MEM) 阶段，CPU 会使用前面计算出的有效地址，从内存中取出数据。
在 下一个执行 (EX) 阶段（在指令流水线中，这可能是同一条指令的后续阶段，或者另一条指令的执行阶段，具体取决于设计），ALU 会被 再次使用一次。这次 ALU 的输入是：寄存器 `Rsrc` 的值，以及从内存中读取到的数据。ALU 将这两个值相加，得到最终的计算结果。
最后，在 写回 (WB) 阶段，这个最终结果会被写回到 `Rdest` 寄存器。
分析你的问题：“ALU 是不是会被使用2次来分别计算有效地址和数据？”
是的，在涉及内存访问的 ADD 指令变种中，ALU 可能确实会被使用两次：
1. 第一次用于计算内存的 有效地址（通常是基于寄存器和偏移量）。
2. 第二次用于执行实际的 加法运算（将从内存中取出的数据与另一个寄存器中的数据相加）。
“而且是在1个阶段内还是2个阶段？”
不是在一个阶段内完成的。 这是非常重要的区别。
计算有效地址 发生在 执行 (EX) 阶段。
访存操作 发生在 访存 (MEM) 阶段。
实际的加法运算（如果涉及内存访问）通常也发生在 执行 (EX) 阶段（或者一个专门的算术逻辑单元执行，但概念上是算术运算阶段），但这次它操作的是从内存读取的数据，而不是直接从寄存器读取。
所以，更准确地说，计算有效地址 和 执行加法运算 可能发生在不同的流水线阶段，或者同一个阶段的不同部分。但如果指令是“`ADD Rdest, [Rbase + Offset], Rsrc`”，那么：
计算有效地址 `Rbase + Offset` 是在 EX 阶段。
从内存 `[有效地址]` 读取数据是在 MEM 阶段。
将读取到的数据与 `Rsrc` 相加是发生在 下一个 EX 阶段（或者一个特定的算术逻辑单元）。
总结一下：
对于纯寄存器操作的 ADD 指令 (`ADD Rdest, Rsrc1, Rsrc2`)：ALU 只使用一次，在 执行 (EX) 阶段完成寄存器内容的相加。不存在有效地址的计算。
对于涉及内存访问的 ADD 指令（例如，地址由基址寄存器加偏移量计算）：
ALU 可能被使用两次。
第一次用于计算内存的 有效地址（通常在 执行 EX 阶段）。
第二次用于执行 加法运算（将从内存读取的数据与寄存器数据相加），这可能发生在 下一个执行 EX 阶段。
关键在于，这两个计算（有效地址和最终加法）分布在不同的流水线阶段（或至少是流水线阶段的不同部分），而不是在一个阶段内并行完成。
理解 CPU 的流水线机制是关键，指令的不同部分（取指、译码、执行、访存、写回）是分时进行的，虽然执行阶段是 ALU 的主要活动区域，但整个指令的处理流程可能需要跨越多个阶段。
首先，要明确一点，大多数指令的执行，尤其是涉及到内存访问和算术运算的指令，通常是分布在 CPU 的多个执行阶段（流水线阶段）中完成的。ADD 指令也不例外。
我们以一个典型的 RISC 指令集架构（如 MIPS 或 ARM 的简化模型）为例来讲解。
一个经典的 CPU 流水线包含以下几个主要阶段：
1. 取指令 (IF Instruction Fetch): 从内存中取出当前要执行的指令。
2. 指令译码 (ID Instruction Decode): 解析指令，确定指令的操作类型，并根据指令找到需要的操作数（寄存器值）。
3. 执行 (EX Execute): 执行指令的操作。这通常是 ALU 发挥作用的地方。
4. 访存 (MEM Memory Access): 如果指令需要访问内存（读或写），在这个阶段进行。
5. 写回 (WB Write Back): 将执行结果写回到寄存器中。
现在我们来看 ADD 指令：
ADD 指令的一般格式
ADD 指令通常有几种形式，最常见的是将两个寄存器的内容相加，结果存入另一个寄存器。例如： `ADD Rdest, Rsrc1, Rsrc2`。
但也存在一些变种，比如：
`ADD Rdest, Rsrc, Immediate`：将一个寄存器的内容与一个立即数相加，结果存入另一个寄存器。
`ADD Rdest, Memory_Address, Rsrc`：将内存地址处的数据与寄存器内容相加，结果存入寄存器。
重点关注：有效地址的计算和数据的计算
你提到的“有效地址”和“数据”的计算，关键在于 ADD 指令是否直接需要进行内存访问。
情况一：纯寄存器操作的 ADD 指令 (如 `ADD Rdest, Rsrc1, Rsrc2`)
有效地址计算： 在这种情况下，指令本身并不需要计算任何“有效地址”。有效地址的概念通常与内存访问相关，用于确定要访问内存的哪个位置。
数据计算： 在 执行 (EX) 阶段，ALU 会被使用 一次。它会取出 `Rsrc1` 和 `Rsrc2` 寄存器中的值，并将它们相加。结果会暂时存放在一个临时寄存器中（或者直接传送到 WB 阶段的输入端）。
阶段： 这个计算发生在 执行 (EX) 阶段。
情况二：涉及内存访问的 ADD 指令 (例如，LoadAfterAdd 或 StoreAfterAdd 的变种，或者更常见的是，使用基址+偏移量寻址的 ADD 指令作为后续操作的前置)
举例： 假设有一个指令，它的作用是“将寄存器 `Rsrc` 的值与内存地址 `[Rbase + Offset]` 处的值相加，结果存入 `Rdest`”。
这个指令会先在 译码 (ID) 阶段识别出需要访问内存，并且地址计算是基于 `Rbase` 和 `Offset` 的。
在 执行 (EX) 阶段，ALU 会被使用一次 来计算 有效地址。即： `有效地址 = Rbase 的值 + Offset`。这个计算的结果（内存地址）会被传递到 MEM 阶段。
在 访存 (MEM) 阶段，CPU 会使用前面计算出的有效地址，从内存中取出数据。
在 下一个执行 (EX) 阶段（在指令流水线中，这可能是同一条指令的后续阶段，或者另一条指令的执行阶段，具体取决于设计），ALU 会被 再次使用一次。这次 ALU 的输入是：寄存器 `Rsrc` 的值，以及从内存中读取到的数据。ALU 将这两个值相加，得到最终的计算结果。
最后，在 写回 (WB) 阶段，这个最终结果会被写回到 `Rdest` 寄存器。
分析你的问题：“ALU 是不是会被使用2次来分别计算有效地址和数据？”
是的，在涉及内存访问的 ADD 指令变种中，ALU 可能确实会被使用两次：
1. 第一次用于计算内存的 有效地址（通常是基于寄存器和偏移量）。
2. 第二次用于执行实际的 加法运算（将从内存中取出的数据与另一个寄存器中的数据相加）。
“而且是在1个阶段内还是2个阶段？”
不是在一个阶段内完成的。 这是非常重要的区别。
计算有效地址 发生在 执行 (EX) 阶段。
访存操作 发生在 访存 (MEM) 阶段。
实际的加法运算（如果涉及内存访问）通常也发生在 执行 (EX) 阶段（或者一个专门的算术逻辑单元执行，但概念上是算术运算阶段），但这次它操作的是从内存读取的数据，而不是直接从寄存器读取。
所以，更准确地说，计算有效地址 和 执行加法运算 可能发生在不同的流水线阶段，或者同一个阶段的不同部分。但如果指令是“`ADD Rdest, [Rbase + Offset], Rsrc`”，那么：
计算有效地址 `Rbase + Offset` 是在 EX 阶段。
从内存 `[有效地址]` 读取数据是在 MEM 阶段。
将读取到的数据与 `Rsrc` 相加是发生在 下一个 EX 阶段（或者一个特定的算术逻辑单元）。
总结一下：
对于纯寄存器操作的 ADD 指令 (`ADD Rdest, Rsrc1, Rsrc2`)：ALU 只使用一次，在 执行 (EX) 阶段完成寄存器内容的相加。不存在有效地址的计算。
对于涉及内存访问的 ADD 指令（例如，地址由基址寄存器加偏移量计算）：
ALU 可能被使用两次。
第一次用于计算内存的 有效地址（通常在 执行 EX 阶段）。
第二次用于执行 加法运算（将从内存读取的数据与寄存器数据相加），这可能发生在 下一个执行 EX 阶段。
关键在于，这两个计算（有效地址和最终加法）分布在不同的流水线阶段（或至少是流水线阶段的不同部分），而不是在一个阶段内并行完成。
理解 CPU 的流水线机制是关键，指令的不同部分（取指、译码、执行、访存、写回）是分时进行的，虽然执行阶段是 ALU 的主要活动区域，但整个指令的处理流程可能需要跨越多个阶段。
网友意见
对于最近几代Intel的CPU来说，有好几个ALU用来计算。其中，有通用的ALU，比如执行INC/DEC这些指令用到的ALU，还有是专用的ALU，就是用来说地址计算的。
在这个链接（
Intel's Haswell CPU Microarchitecture）里，有这么一张图：
可以看到里面有LEA的ALU，就是专门做地址计算用的。
对于现代的CPU来说，调度器这里已经是被分解后的微指令了，一条ADD指令被拆分成多个微指令，再送到调度器里执行。
1、对EA的计算可以在译码阶段也可以在执行阶段；
在前面链接的前一页（
Intel's Haswell CPU Microarchitecture），有图：
译码阶段不负责计算地址（Decoder跟ALU不直接连接）。
2、如果对EA的计算是发生在译码阶段的话，那么在执行阶段就没有任何事情做了，然后等到写回和访存阶段直接传送数据即可；
add dword ptr 100[ebx],eax实际上是被拆分成2-3条微指令，其中计算EA和ADD的操作是两条指令。
3、如果对EA的计算是发生在执行阶段的话，译码阶段就可以少一个步骤。
现代CPU不是完全按照书上的那种取指、译码、执行、访存、写回这几步走的，宏观的一条指令被拆分成微指令以后才会有上面的步骤。
----------------------
对于Intel的CPU来说，表面上是CISC，但内部是RISC，一条指令可能对应一个微指令（比如INC/DEC），也可能对应多个微指令（比如MOV EAX, [EBP+ESI*4+0x10]），教科书上讲的东西已经不完全适用于Intel的CPU了。当然，过去（比如8086）的CPU是什么架构我也说不清楚，过去有没有计算EA的ALU不能保证。
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