16 位端口地址的 32 位分配

Question

当我深入研究原始 Xbox 内核的代码时，我注意到有时当它为端口 I/O 设置寄存器时，它会为 edx 分配一个 32 位值，即使in 和 out 指令仅使用 edx 的低 16 位作为端口地址。例如：

mov     edx, 0FFFF8004h
in      ax, dx
or      ax, 1
out     dx, ax
add     edx, 1Eh
in      ax, dx
or      ax, 2
out     dx, ax
mov     edx, 0FFFF8002h
...

其他地方（如SMBus读写）不一致；有时它将 16 位值分配给 dx，有时将 32 位值分配给 edx.

如果从未使用过高 16 位，那么为它们指定非零位有什么意义？

Answer 1

我的猜测是，这是为了避免不存在的危险 and/or 微不足道的性能损失而进行的微优化。

例如，程序员最初可能写了类似这样的东西：

66| BA 8004     mov     dx, 8004h
66| ED          in      ax, dx
66| 83 C8 01    or      ax, 1
66| EF          out     dx, ax
66| 83 C2 1E    add     dx, 1Eh

然后他决定用 add edx 替换 add dx 以节省一个字节并消除解码操作数大小前缀的性能损失：

66| BA 8004     mov     dx, 8004h
66| ED          in      ax, dx
66| 83 C8 01    or      ax, 1
66| EF          out     dx, ax
83 C2 1E        add     edx, 1Eh

然后他在一本当代英特尔优化手册中读到：

Because Pentium II and Pentium III processors can execute code out of order, the instructions need not be immediately adjacent for the stall to occur. Example 2-7 also contains a partial stall.

Example 2-7 Partial Register Stall with Pentium II and Pentium III Processors
MOV AL, 8
MOV EDX, 0x40
MOV EDI, new_value
ADD EDX, EAX        ; Partial stall accessing EAX

他自己的代码现在看起来很相似，因此他通过将 16 位 MOV 指令替换为您在示例中看到的 32 位指令来避免部分寄存器停顿。（实际上我不认为 ADD 指令会停止，IN 和 OUT 指令应该给 MOV 指令足够的时间来退出。）

是的，这些微优化毫无意义。即使他们确实节省了一两个 CPU 周期，与执行 I/O 指令所花费的时间相比，性能提升也微不足道。但是，看到一名 Microsoft 员工这样做也就不足为奇了。我在 Microsoft 代码中见过比这更愚蠢的东西，至少在 90 年代，他们似乎非常痴迷于微优化。

您看到的不一致也不奇怪。微软本来可以让许多不同的程序员在 Xbox 内核上工作，并且可以很容易地包含来自 Windows 或其他项目的代码。

16 位端口地址的 32 位分配

32-bit assignments for 16-bit port addresses

io

x86

assembly