有没有办法让 GCC 生成额外的 NOP 指令来将指令执行对齐到特定的块大小？

Question

上下文：您好，我最近一直在构建一个具有 16、32 和 48 位指令长度的自定义 CPU。 CPU 获取 64 位数据块，这一切都很好，直到一条指令被夹在两个数据块之间；这使我的 CPU 获取两个影响其性能的数据块。

问题：我想知道是否有任何方法可以通过向编译过程添加附加参数来使 gcc 将指令与 NOPS 对齐到 64 位块。或者让 GCC 将指令与 NOPS 对齐的正确方法是什么。

这就是一条指令如何被夹在两个块之间。

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          |Unaligned ins  |
          +---------------+
 +---------------+ +---------------+
 |     64Bits    | |     64Bits    |
 +---------------+ +---------------+

我希望GCC实现的16位执行和48位执行的理想方式。每个空块代表一条16bit指令，但最后一个大空块代表一条48bit指令；如果另一个 48 位或 32 位指令跟随它，这将使后验指令不对齐，它将被夹在两个数据块之间。我希望 GCC 生成一条 NOP 指令以防止未对齐的指令执行。如最后一个空块所示。


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|   |   |   |   | |           |   |
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+---------------+ +---------------+
|     64Bits    | |     64Bits    |
+---------------+ +---------------+

我已经尝试过的：我试图向 GCC 添加参数，例如 -falign-loops=## -falign-functions=## -falign-jumps= ## 但它们没有达到我想要的效果。

Answer 1

您能否让 GCC 在每条 48 位指令之前打印 .p2align 3,,4，并在每条 32 位指令之前打印 .p2align 3,,2？我不知道在哪里修改 GCC 的源代码来做到这一点，但它避免了需要实际跟踪指令大小和当前对齐。

这将填充以对齐 2^3 字节（64 位）边界，但前提是它最多需要 4 个字节（或 2 个字节）的填充。

有了这些限制，它不会在 6 字节指令之前填充，如果它比块边界提前 6 个字节（因此可以适合）。 4 字节指令也是如此。

更理想的是 instruction-scheduling，它知道边界并尝试 re-order 打包成块而不留下大的间隙来填充 NOP。

如果您的 GAS 不知道如何自己生成 2 或 4 字节的 NOP，那么糟糕的简单方法是使用 .p2alignw 3, 0x1234, 4 告诉它填充 [=13= 的 2 字节序列]. （其中 0x1234 是 2 字节 NOP 指令编码的占位符。）

教 GAS 发出 2 字节或 4 字节 NOP 指令而不是 2x 2 字节 NOP 指令会稍微好一点，但这只是一个肮脏的 hack，你可以在不修改 GAS 的情况下进行。

有没有办法让 GCC 生成额外的 NOP 指令来将指令执行对齐到特定的块大小？

Is there anyway to make GCC generate extra NOP instruction to align instruction execution to a certain block size?

cpu

assembly

gcc

cpu-architecture