x86的复杂变长指令是精妙还是劣势？

现代的ISA和微架构在整体设计上趋于相同。若非要指出x86 ISA独特的精妙地方，或许就是复杂变长指令所具有的指令密度优势了。ARM以前也有Thumb2这种变长指令，不过AArch64舍弃了它，改成定长4字节的编码，且一直用到现在。由于变长和指令编码复杂，x86处理器近年增加解码宽度时困难重重。那它到底是精妙的设计，还是难以改善的糟糕架构……拿SPECint2017中的魔鬼测试mcf来说，经gcc 12采用-Ofast -flto参数编译后，其动态指令长度分布如下：

6888亿条动态指令，经计算，其平均指令长度为3.83。另外，x86能够打包更多复杂操作，所以指令数量相对较少。比如其内存相关指令有3077亿条，其中带CISC - style memory operand的指令达754亿条，所占比例为24.5%。手上目前没有ARM环境来实际统计。之前统计其他SPEC子项时，一般x86二进制的动态指令数量大概是ARM64的0.9 - 1倍，最终估算最多有十几个百分点的动态指令体积优势。高性能的x86微架构通常会利用op cache等方式，来减轻前端带宽的瓶颈问题，同时缩短等效流水线的长度。但最终还是得用大量的SRAM，去缓存解码后较长的定长指令。像Zen 4，其op cache容量接近60KB，可按照平均指令长度计算，只能覆盖大概25K左右的x86代码。所以看似精妙的设计，在现实中这个体积优势能发挥多少是个问题，说不定还是个很大的劣势。