问为什么32位寄存器上的x86-64指令将整个64位寄存器的高位部分置零？

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我不是AMD，也不是他们的代言人，但我也会以同样的方式去做。因为将上半部分置零不会创建对前一个值的依赖关系，所以CPU必须等待。如果不这样做，register renaming机制基本上就会失败。

这样，您就可以在64位模式下使用32位值编写快速代码，而不必总是显式地破坏依赖关系。如果没有这种行为，64位模式中的每一条32位指令都必须等待之前发生的事情，即使高位部分几乎永远不会被使用。(将int设为64位会浪费缓存空间和内存带宽；x86-64 most efficiently supports 32 and 64-bit operand sizes)

8位和16位操作数大小的行为很奇怪。依赖的疯狂是现在避免16位指令的原因之一。x86-64继承了8086的8位和386的16位寄存器，并决定让8位和16位寄存器在64位模式下的工作方式与在32位模式下的工作方式相同。

有关实际CPU如何处理对8位和16位部分寄存器的写入(以及后续读取完整寄存器)的实际详细信息，请参阅Why doesn't GCC use partial registers?。

它只是节省了指令和指令集的空间。您可以使用现有的(32位)指令将较小的立即值移动到64位寄存器。

当MOV EAX, 42可以重用时，它还使您不必为MOV RAX, 42编码8字节值。

这种优化对于8位和16位op并不重要(因为它们较小)，而且更改规则也会破坏旧代码。

如果不将零扩展到64位，这将意味着从rax读取的指令将对其rax操作数(写入eax的指令和之前写入rax的指令)具有两个依赖项，这将导致partial register stall，当有3个可能的宽度时，这将开始变得棘手，因此它有助于rax和eax写入完整寄存器，这意味着64位指令集不会引入任何新的部分重命名层。

mov rdx, 1
mov rax, 6
imul rax, rdx
mov rbx, rax
mov eax, 7 //retires before add rax, 6
mov rdx, rax // has to wait for both imul rax, rdx and mov eax, 7 to finish before dispatch to the execution units, even though the higher order bits are identical anyway

非零扩展的唯一好处是确保包含rax的高位，例如，如果最初包含0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff通过保证它总是被零扩展到64位，编译器可以在mov rdx, rax中使用这个公理，而rax只需要等待它的单个依赖项，这意味着它可以更快地开始执行和退出，从而释放执行单元。此外，它还允许更有效的零习惯用法，如xor eax, eax to zero rax，而不需要REX字节。