x86_64 - 程序集 - 循环条件和乱序

Question

我不是要求基准。

(如果是那样，我早就自己做了)

我的问题：

为了方便起见，我倾向于避免使用 indirect/index 寻址模式。

作为替代，我经常使用立即、绝对或寄存器寻址。

代码：

; %esi has the array address. Say we iterate a doubleword (4bytes) array.
; %ecx is the array elements count
(0x98767) myloop:
    ... ;do whatever with %esi
    add , %esi
    dec %ecx
    jnz 0x98767;

在这里，我们有一个序列化的组合（dec 和 jnz），它可以防止正确的乱序执行（依赖）。

有没有办法避免这种情况/破坏部门？（我不是汇编高手）

Answer 1

针对 Intel CPU 进行优化时，始终将标志设置指令放在条件跳转指令之前（如果它是下面 table 中列出的简单指令之一），这样它们就可以宏融合到解码器中的一个 uop。

对于不进行宏融合的旧 CPU，这样做并没有明显的恶化。对于此类 CPU，将标志设置提早放置可能会将分支预测错误的惩罚缩短一个，但乱序执行意味着将 dec 提早移动几条指令不会产生真正的影响。另见。为了真正有所作为，你做一些事情，比如在可以更简单地计算的东西上展开循环 and/or 分支，理想情况下不依赖于慢速输入，所以 OoO exec 可以在处理旧的时解决分支循环体的迭代。即循环计数器 dep-chain 可以运行领先于主要工作。

我没有基准测试，但我认为越来越少见的 CPU 的小缺点不能证明错过融合 CPU 的前端吞吐量优势（解码和发布）是合理的。 uop 总吞吐量通常是瓶颈。

AMD Bulldozer/Piledriver/Steamroller 可以将 test/cmp 与任何 jcc 融合，但只能 test/cmp，不能融合任何其他 ALU 指令。所以绝对要与分支机构进行比较。如果英特尔 CPU 可以在 sandybridge-family 上进行宏融合，那么将其他东西与分支放在一起仍然很有价值。

来自 Agner Fog's 微架构指南，Table 9.2（对于 Sandybridge / Ivybridge）：

First       | can pair with these  |  cannot pair with
instruction | (and the inverse)    |
---------------------------------------------
cmp         |jz, jc, jb, ja, jl, jg|   js, jp, jo
add, sub    |jz, jc, jb, ja, jl, jg|   js, jp, jo
adc, sbb    |none                  |
inc, dec    |jz, jl, jg            |   jc, jb, ja, js, jp, jo
test        | all                  |
and         | all                  |
or, xor, not, neg | none           |
shift, rotate     | none           |

Table 9.2. Instruction fusion

所以基本上，inc/dec 可以与 jcc 宏融合，只要条件仅取决于由 inc/dec 修改的位。

（否则，它们不会进行宏融合，并且您会插入一个额外的 uop 来合并标志（就像您在写入 al 之后读取 eax 时）。或者在更早的 CPU 上, 部分标志停顿。)

Core2 / Nehalem 的宏融合能力更受限制（仅针对 CMP/TEST 具有更有限的 JCC 组合），而 Core2 根本无法在 64 位模式下进行宏融合。

也请阅读 Agner Fog 的优化 asm 和 C 指南（如果您还没有的话）。他们充满了基本知识。

x86_64 - 程序集 - 循环条件和乱序

x86_64 - Assembly - loop conditions and out of order

loops

assembly

conditional-statements

x86-64

我不是要求基准。