在 CPU 和 MCU 中使用 NOP（或 NOOP，无操作）指令的一种用途是在代码中插入一点可预测的延迟。虽然 NOP 不执行任何操作，但处理它们需要一些时间（CPU 必须获取和解码操作码，所以它需要一些时间来完成）。执行一条 NOP 指令只需“浪费” 1 个 CPU 周期（通常可以从 CPU/MCU 数据表中推断出确切的数量），因此将 N 个 NOP 按顺序排列是插入可预测延迟的一种简单方法：

\$ t_{延迟} = N \cdot T_{时钟} \cdot K\$

其中 K 是处理 NOP 指令所需的周期数（通常为 1），\$T_{clock}\$ 是时钟周期。

为什么要这么做？强制 CPU 稍等片刻以等待外部（可能较慢的）设备完成其工作并向 CPU 报告数据可能很有用，即 NOP 对于同步目的很有用。

另请参阅NOP 上的相关 Wikipedia 页面。

另一个用途是在内存中的某些地址和其他“汇编技巧”处对齐代码，正如Programmers.SE上的这个线程和StackOverflow 上的这个另一个线程中所解释的那样。

关于这个主题的另一篇有趣的文章。

这个指向谷歌书页的链接特别提到了 8085 CPU。摘抄：

每条 NOP 指令使用四个时钟来获取、解码和执行。

编辑 （解决评论中表达的担忧）

如果您担心速度，请记住（时间）效率只是要考虑的一个参数。这完全取决于应用程序：如果您想计算 \$\pi\$ 的第 100 亿个数字，那么您唯一关心的可能就是速度。另一方面，如果您想记录来自通过 ADC 连接到 MCU 的温度传感器的数据，速度通常不是那么重要，但等待适当的时间以使 ADC 正确完成每次读取是必不可少的。在这种情况下，如果 MCU 没有等待足够长的时间，则可能会获得完全不可靠的数据（我承认它会更快地获得该数据，尽管 :o）。

其他答案只考虑在某个时候实际执行的 NOP - 这很常用，但它不是 NOP 的唯一用途。

在编写可以修补的代码时，非执行 NOP 也非常有用 - 基本上，您将在（或类似指令）之后用一些 NOP 填充函数。RET当您必须修补可执行文件时，您可以轻松地将更多代码添加到函数中，从原始代码开始，RET并根据需要使用尽可能多的 NOP（例如，用于长跳转甚至内联代码）并以另一个RET.

在这个用例中，没有人期望NOP执行。唯一的一点是允许修补可执行文件 - 在理论上的非填充可执行文件中，您必须实际更改函数本身的代码（有时它可能符合原始边界，但通常您仍然需要跳转) - 这要复杂得多，尤其是考虑到手动编写的程序集或优化编译器；您必须尊重可能指向某些重要代码的跳转和类似结构。总而言之，相当棘手。

当然，这在过去被大量使用，当时制作像这样的小型和在线补丁很有用。今天，您将分发一个重新编译的二进制文件并完成它。仍然有一些人使用修补 NOP（执行与否，并不总是字面上NOP的 s - 例如，WindowsMOV EDI, EDI用于在线修补 - 这是您可以在系统实际运行时更新系统库而无需重新启动的那种）。

所以最后一个问题是，为什么要对一些实际上什么都不做的事情有专门的说明？

• 这是一条实际指令——在调试或手动编码汇编时很重要。类似的指令MOV AX, AX会做同样的事情，但不会如此清楚地表明意图。
• 填充 - “代码”只是为了提高依赖于对齐的代码的整体性能。它从来没有打算执行。一些调试器只是在反汇编中隐藏填充 NOP。
• 它为优化编译器提供了更多空间 - 仍然使用的模式是你有两个编译步骤，第一个相当简单并产生许多不必要的汇编代码，而第二个清理，重新连接地址引用并删除无关的指令。这在 JIT 编译的语言中也很常见——.NET 的 IL 和 JVM 的字节码都NOP大量使用 s；实际编译的汇编代码不再有这些。应该注意的是，这些不是 x86- NOPs。
• 它使在线调试更容易阅读（预归零的内存将是全部NOP，使反汇编更容易阅读）和热补丁（尽管我到目前为止更喜欢在 Visual Studio 中编辑并继续：P）。

对于执行 NOP，当然还有几点：

• 性能，当然——这不是它在 8085 中的原因，但即使是 80486 也已经具有流水线指令执行，这使得“什么都不做”有点棘手。
• 如 所见MOV EDI, EDI，除了文字之外，还有其他有效的 NOP NOP。MOV EDI, EDI在 x86 上作为 2 字节 NOP 具有最佳性能。如果您使用两个NOPs，那将是两个要执行的指令。

编辑：

实际上，与@DmitryGrigoryev 的讨论迫使我更多地考虑这个问题，我认为这是对这个问题/答案的一个有价值的补充，所以让我添加一些额外的内容：

首先，很明显，为什么会有这样的指令mov ax, ax呢？例如，让我们看一下 8086 机器码（甚至比 386 机器码更早）的情况：

• 有一个带有 opcode 的专用 NOP 指令0x90。请注意，这仍然是许多人在汇编中写作的时候。因此，即使没有专门的NOP指令，NOP关键字（别名/助记符）仍然有用并且会映射到该指令。
• 像这样的指令MOV实际上映射到许多不同的操作码，因为这样可以节省时间和空间 - 例如，mov al, 42“将立即字节移动到al寄存器”，它转换为0xB02A（0xB0作为操作码，0x2A作为“立即”参数）。所以这需要两个字节。
• 没有快捷操作码mov al, al（因为这基本上是一件愚蠢的事情），所以你必须使用mov al, rmb（rmb 是“寄存器或内存”）重载。这实际上需要三个字节。（虽然它可能会使用不太具体的mov rb, rmb，它应该只占用两个字节mov al, al- 参数字节用于指定源寄存器和目标寄存器；现在您知道为什么 8086 只有 8 个寄存器：D）。比较NOP，这是一个单字节指令！这节省了内存和时间，因为读取 8086 中的内存仍然非常昂贵——当然，更不用说从磁带或软盘或其他东西加载该程序了。

那么xchg ax, ax从哪里来呢？您只需要查看其他xhcg指令的操作码。你会看到0x86，0x87最后，0x91- 0x97。因此nop，它0x90似乎非常适合xchg ax, ax（这又不是xchg“重载”-您必须xchg rb, rmb在两个字节处使用 , ）。事实上，我很确定这是当时微架构的一个很好的副作用——如果我没记错的话，很容易将整个范围映射0x90-0x97到“xchg，作用于寄存器ax和ax—— di”（操作数是对称的，这给了你完整的范围，包括nop xchg ax, ax；请注意，顺序是ax, cx, dx, bx, sp, bp, si, di-bx在之后dx，ax; 请记住，寄存器名称是助记符，而不是有序名称 - 累加器、计数器、数据、基址、堆栈指针、基址指针、源索引、目标索引）。同样的方法也用于其他操作数，例如mov someRegister, immediate集合。在某种程度上，你可以把它想象成操作码实际上不是一个完整的字节——最后几位是“真实”操作数的“参数”。

所有这一切，在 x86 上，nop可能被认为是一个真正的指令，或者不是。如果我没记错的话，最初的微架构确实将它视为一个变体xchg，但它实际上是nop在规范中命名的。由于xchg ax, ax作为指令并没有真正意义，您可以看到 8086 的设计者如何通过利用0x90自然映射到完全“noppy”的东西的事实来节省指令解码中的晶体管和路径。

另一方面，i8051 有一个完全为nop-设计的操作码0x00。有点实用。指令设计基本上是使用高半字节进行操作，使用低半字节选择操作数——例如add ais 0x2Y，0xX8意思是“寄存器 0 直接”，所以0x28is add a, r0。在硅上节省了很多:)

我仍然可以继续，因为 CPU 设计（更不用说编译器设计和语言设计）是一个相当广泛的主题，但我认为我已经展示了许多不同的观点，这些观点很好地融入了设计。

早在 70 年代后期，我们（那时我还是一名年轻的研究生）有一个小型开发系统（8080，如果有记忆的话），它以 1024 字节的代码运行（即单个 UVEPROM）——它只有四个要加载的命令（L )、保存 (S)、打印 (P) 以及其他我不记得的东西。它是用真正的电传打字机和打孔带驱动的。它被严格编码！

NOOP 使用的一个示例是在中断服务程序 (ISR) 中，它以 8 字节为间隔。这个例程最终有 9 个字节长，并以（长）跳转到地址空间稍远的地址结束。这意味着，给定小端字节顺序，高地址字节是 00h，并插入下一个 ISR 的第一个字节，这意味着它（下一个 ISR）以 NOOP 开头，所以“我们”可以适合代码在有限的空间！

所以 NOOP 很有用。另外，我怀疑英特尔以这种方式编码是最简单的——他们可能有一个他们想要实现的指令列表，它从“1”开始，就像所有列表一样（这是 FORTRAN 的日子），所以零NOOP 代码变成了失败。（我从未见过一篇文章认为 NOOP 是计算科学理论的重要组成部分（与 Q 相同的问题：数学家是否有 nul op，与群论的零点不同？）

在某些架构NOP上，用于占用未使用的延迟槽。例如，如果分支指令没有清除管道，那么它之后的几条指令无论如何都会被执行：

 JMP     .label
 MOV     R2, 1    ; these instructions start execution before the jump
 MOV     R2, 2    ; takes place so they still get executed

但是，如果您在 之后没有任何有用的说明，该JMP怎么办？在这种情况下，您将不得不使用NOPs.

延迟槽不限于跳转。在某些架构上，CPU 管道中的数据危害不会自动解决。这意味着在修改寄存器的每条指令之后都有一个插槽，其中寄存器的新值尚无法访问。如果下一条指令需要该值，则该插槽应由 a 占用NOP：

 ADD     R1, R1
 NOP               ; The new value of R1 is not ready yet
 ADD     R1, R3

此外，一些条件执行指令（If-True-False和类似的）为每个条件使用槽，当特定条件没有与之关联的操作时，它的槽应该被 a 占用NOP：

CMP     R0, R1       ; Compare R0 and R1, setting flags
ITF     GT           ; If-True-False on GT flag 
MOV     R3, R2       ; If 'greater than', move R2 to R3
NOP                  ; Else, do nothing