为什么浮点寄存器与通用寄存器不同

Posted 2021-03-27

大多数体系结构具有不同的寄存器集，用于存储规则的整数和浮点数。从二进制存储的角度来看，将对象存储在正确的位置应该没关系吗？它只是1和0，难道它们不能将相同的通用寄存器传递给浮点ALU吗？

SIMD（x64中为xmm）寄存器能够存储浮点数和正整数，因此为什么同一概念不适用于常规寄存器？

答案

对于实际的处理器设计，除了“二进制存储的观点”之外，还有更多的问题需要考虑。

例如，线长很重要，这是因为可以一次移动数十位的并行路径占用了芯片空间，而且沿线获取信号也需要时间。几分之一英寸的时间不多，但是当周期为几分之一秒时仍然很重要。为了进行比较，真空中的光可以在一纳秒内传播约11.8英寸。电线中的电信号较慢。

这使得将寄存器放在要使用其内容的算术单元附近是个好主意。通过单独的整数和浮点寄存器，处理器可以使整数寄存器接近通用ALU，而浮点寄存器则接近浮点单元。

还存在用于读取和写入寄存器的路径数量有限的问题。通过单独的寄存器组，ALU和浮点单元具有独立的寄存器访问路径，从而允许更多的事情同时发生。周期时间不再快速减少，并且处理器速度提高的其他来源之一是并行执行更多操作。

我不知道当前哪个问题重要，但总的来说，将寄存器组分开给处理器设计人员提供了机会，如果将这些组合并在一起，他们将没有机会。