有多少 x86 指令组成一个 for 循环迭代？

Question

我的任务是生成一个基准程序来估计使用 C 的 x86 系统的 MIPS。我的方法是运行一个用于大量迭代的空 for 循环。然后我将测量它的执行时间以确定 MIPS。但是，我需要知道在单个 for 循环迭代中找到的指令数。

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    size_t max_iterations = 1000000000;

    // grab start time
    
    for(int i = 0; i < max_iterations; i++)
    {
        // empty
    }

    // grab end time and calculate MIPS

    
    printf("MIPS = %f\n", max_iterations * instruction_per_cycle / 1000000.0 / elapsed_sec);

    return 0;
}

我不熟悉 x86 指令集，但是，对于我提供的 for 循环，似乎以下各项可能是指令：

从内存中加载值 i 到寄存器
从内存加载值max_iterations到寄存器
执行 i 和 max_iterations
增加 i
将 i 的新值写入内存
假设
跳回到循环语句的开始

Answer 1

我为查看反汇编所做的事情，这可能会帮助您获得所需的东西...

我写了一个简单的函数，在它的主体中有一个普通的 for 循环，并保存到一个文件 for.c

void loop()
{
    
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        // empty
    }
}

那我运行

gcc -S for.c

反过来就是让gcc发出汇编代码，结果汇编代码在for.s中生成。之后我运行 as(GNU Assembler) 要求它使用以下命令

生成目标文件 for.o

as -o for.o for.s

生成目标文件 for.o，此外我还要求实用程序 objdump 使用以下命令向我展示目标文件的反汇编...

 objdump -d for.o

它向我展示了这样的输出...

for.o:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

0000000000000000 <loop>:
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   [=14=]x0,-0x4(%rbp)
   b:   eb 04                   jmp    11 <loop+0x11>
   d:   83 45 fc 01             addl   [=14=]x1,-0x4(%rbp)
  11:   83 7d fc 09             cmpl   [=14=]x9,-0x4(%rbp)
  15:   7e f6                   jle    d <loop+0xd>
  17:   90                      nop
  18:   5d                      pop    %rbp
  19:   c3                      retq

但这也有与堆栈相关的说明，因为我在函数中编写了循环。通常，只有 for for 循环的指令会少于我们当前在反汇编中看到的指令。

x86_64 架构就是我运行所有这些，并使用 gcc 编译。所以，请注意您使用的工具。

可能还有其他方法可以达到同样的效果，但现在我可以推荐这种方法，如果它对你有帮助的话。

有多少 x86 指令组成一个 for 循环迭代？

How many x86 instructions make up a single for loop iteration?

benchmarking

x86

assembly