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，并且通常比乘法和除法运算快得多 . 在现代体系结构中，情况并非如此：按位运算通常与添加速度相同（尽管仍然比乘法更快） .
我很好奇为什么按位操作比旧微处理器上的加/减操作稍快一些 .
我能想到的只会导致延迟的是，实现加/减的电路取决于几级逻辑门（并行加法器和诸如此类的东西），而按位运算则具有更简单的电路实现 . 这是什么原因？
我知道算术和按位运算都在现代处理器的一个时钟内执行，但纯粹谈到电路的传播时间，理论上现在处理器中的延迟是不是仍然存在？
最后，我有一个关于按位移位操作执行的概念C问题：
unsigned x = 1;
x <<= 5;
unsigned y = 0;
y += 32;
x 和 y 都应该保持值 32 ，但它是否需要 5 单独左移以获得 x 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 .
6 回答
在任何二进制位操作中，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和右侧的所有位（朝向较低值） .
例如，01111111 00000001的最左位是1，但最左边的位01111110 00000001是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，最高输出位是添加链的末尾 . 如果你像老式处理器那样逐位进行操作，那么到达终点需要时间 .
通过将几个输入位馈入更复杂的逻辑布置，有一些方法可以加快这一点 . 但这当然需要更多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，用于执行各种工作负载，存储，添加，乘法，浮点运算等 . 鉴于今天的功能，与其他任务相比，执行添加的工作量很小，因此它适合单个处理器周期 .
也许从理论上讲，您可以使处理器比添加更快地执行按位操作 . （至少在纸面上，有异步操作的外来处理器，不同的单元按照自己的节奏工作 . ）然而，随着设计的使用，你需要一些定期的固定周期来协调处理器加载中的许多事情指令，将它们分派给执行单元，将执行单元的结果发送到寄存器，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） . 所以你可以混合使用 . 但是，对于当前的刻度，使循环时间变小以使其适合按位操作而不是添加可能不经济 .
添加（你通常可以免费减去）的复杂事情是，有一个讨厌的携带问题 .
所以，你最终的天真解决方案是N次Full-Adders，其中N是你的ALU的多少位宽 .
这些讨厌的意味着你有很多传播延迟 . 并且，由于单次进位可能会导致整个结果不准确，因此您最终必须等待相当长的时间才能获得所有进位值，然后将链中的所有其他全加器等待结算 .
围绕这个特定的瓶颈有很多方法，但没有一种方法可以像完整加法器链那样简单或资源便宜 . （最快的是在硅中实现的查找表）
如果您想了解更多细节，可能需要在http://electronics.stackexchange.com上询问
要回答你的上一个问题，这取决于 . 有些架构只有1的移位（例如z80），有些架构通过较大的常量和/或变量来显示移位，但是在内部实现它们是一堆_478426_（例如x86的旧实现），有一些架构可以在一个周期中移位超过1但是只有当移位量是常数时，才有一些架构（例如x86的现代实现）使用barrel shifter并且可以在一个周期内通过变量移位，并且仍然存在更多可能性 .
桶形移位器的电路深度在它可以做的最大偏移中是对数的，而不是必须是寄存器的宽度 - 它有时比宽度小一个，并且可以想象它更小 .
一些额外的实现必须为进位执行额外的循环 . 例如：16位整数需要8位处理器上的多条指令 . 这也适用于转变 . 但是移位总是可以将高度位移到下一个字节的低位 . 添加必须在另一轮中添加较低位 .
比特运算符在更短的时间内执行，因为
处理器采用一条指令执行逐位运算，（假设）采用一个执行周期，另一方面其他算术指令（特别是乘法和除法）需要更多的执行周期
大多数情况下，在一个寄存器中执行逐位操作，并且需要处理多个寄存器的其他算术指令
这就是为什么移位比其他算术运算更快的原因
我从一个介绍到装配课，我发现了这一点 . 但是，移位只是处理器可以执行的最快指令 . 添加和减去需要执行一些指令 . 我认为现代处理器的优化程度更高 .
据推测，有人可以更准确，更彻底地回答这个问题 .