處理器是否有實際的電路來幫助異常處理？

Question

我的問題很簡單：我想知道處理器是否嘗試以某種方式幫助異常處理。如果在設計處理器「異常就緒」時有足夠的努力，是否有可能完全消除異常處理和投擲的開銷？

因爲據我所知，所有異常處理都是通過軟件來完成的，而且這總是會增加一些開銷。我錯了嗎？

- 編輯

所以，感謝下面的所有答案。我很感激。你已經回答了我的問題。

但是我只是想澄清一下爲什麼我這樣問：一般來說，人們不會過分深入優化異常，因爲他們都認爲「異常是爲了特殊情況」，因此它們不是瓶頸。

我不認爲只有在戲劇性的情況下才會拋出異常。我認爲，基本上，任何時候一個函數都不能遵守它承諾做的事情時應該拋出一個異常。

如果我說：

doSomethingImportant(); 

而且如果任何原因「重要的事情」不能這樣做，這應該拋出異常。

當然，doSomethingImportant（）可能無法遵守，因爲系統內存不足（一個戲劇性的問題），但我認爲我們應該能夠建立更簡單的模型「我現在不能這樣做/現在，抱歉「進入我們的軟件，嵌入到我們的設計中。我想說，我認爲例外可以是例外，是的，但他們預計像正常的軟件流程，而不是作爲系統必須「恢復」，nomsain「致命錯誤」？

雖然通過漂亮的數據中心支持大的應用程序將未落瓶頸，因爲異常處理，請不要忘記還有市場在資源計算的嵌入式設備，和異常處理不產生影響（這是什麼我瞄準）。

我個人覺得異常很有表現力，我想在嵌入式設備中使用它們，儘可能多的「開銷」，因爲我會返回「-1」並用「if」來檢查它。

Answer 1

在指令集架構文檔，例外是處理器的異常情況（如零鴻溝，非法指令，等等）。它們通常被翻譯爲中斷（但大多數中斷是外部信號到處理器）。

在編程語言規格，例外的非本地控制流結構，通常涉及某種形式的調用堆棧展開的。我相信最近的微體系結構特別處理棧指針0​​（例如w.r.t.緩存和指令調度）。他們可能有一些專用於編程語言異常所需的棧指針更改的電路。

一些語言和實現比其他語言和實現具有更好的異常語義和機器。例如，Ocaml異常處理比C++更快（至少使用GCC編譯器）。

Answer 2

我不相信他們這樣做，至少目前不是。異常處理不是機器代碼的一部分，它是高級語言的一個特性，它可以通過寄存器和調用堆棧，中斷和其他事情很容易地實現......而編譯器可以選擇實現異常處理它想要。

所以，它總是會增加一些開銷。但是，我並沒有在很多情況下將異常處理添加到任何CPU指令集中。例外情況是特殊情況;如果它們導致性能問題被過多拋出，那麼代碼中就會出現錯誤。

Answer 3

通常有兩種類型的異常處理：

1. 的語言異常。 （你用C++/Java或任何其他語言所拋出的那種）
2. 硬件異常。 （信號，段錯誤，未對齊等）

我假設你在談論第一個問題。截至目前，我不認爲任何處理器都有這種支持。儘管我不是硬件設計師，但我的理由是爲什麼會出現這種情況，以及爲什麼異常處理可能永遠不會在硬件中實現。

1. 不同的語言有不同的異常處理協議。 C++可能與Java，C＃等不同......堆棧展開和析構函數調用會使此過程複雜化。
2. 異常處理是一個瓶頸嗎？大多數高度優化的HPC性能關鍵型應用程序無論如何都不使用異常處理。大多數依賴於異常處理的面向OOP的代碼通常都會受到其他因素的阻礙。 （如分支，緩存，內存等）

因此，添加對異常處理的硬件支持並不能真正幫助正確的用戶羣。