performance - 条件指令(cmov)和跳转指令之间的区别

Question

我很困惑在哪里使用 cmov说明和使用地点jump assembly 说明？

从性能的角度来看:

• 两者有什么区别？
• 哪一个更好？

如果可能，请举例说明它们的区别。

Answer 1

movcc 是所谓的谓词指令。这是“该指令在条件(谓词)下执行”的奇特说法。

许多处理器，包括 x86，在执行算术运算(尤其是比较指令)后，会设置条件代码位来指示运算结果的状态。

条件跳转指令检查条件代码位的状态，如果为真，则跳转到指定目标。

由于跳转是有条件的，并且处理器通常具有很深的管道，因此当 CPU 遇到 jmp 指令时，条件代码位实际上可能尚未准备好供 jmp 指令处理。芯片设计人员可以简单地等待管道耗尽(通常是多个时钟周期)，然后执行 jmp，但这会使处理器变慢。

相反，他们中的大多数人选择使用分支预测算法，该算法可以预测条件跳转的走向。然后，处理器可以获取、解码并执行(或不执行)预测的分支，并继续快速执行，但条件是如果最终到达的条件代码位被证明是错误的对于条件(分支错误预测)，处理器会撤消分支后所做的所有工作，并沿着另一条路径重新执行程序。

条件跳转对于流水线执行来说比正常的数据依赖更困难，因为它们可以改变流经流水线的指令流中的下一个指令。这称为 control dependency ，而不是数据依赖(例如 add，其中两个输入都是其他最近指令的输出)。

分支预测器结果非常好，因为大多数分支往往对其方向有偏差。 (大多数循环末尾的分支通常会分支回顶部)。因此，大多数时候处理器不必退出错误预测的工作。

如果分支的方向高度不可预测，那么处理器将在大约 50% 的时间内猜测错误，从而不得不取消工作。太贵了。

好的，现在，人们经常会发现这样的代码:

  cmp   ...
  jcc   $
  mov   register1, register2
$: ; continue here
  ...
  ; use register1

如果分支预测器猜对了，那么无论分支走哪条路，这段代码都会很快。如果它猜错很多...哎呀。

因此是条件移动指令。这是根据条件代码位有条件地移动数据的移动。我们可以重写上面的内容:

  cmp   ...
  movcc  register1, register2
$: ; continue here
  ...
  ; use register1

现在我们没有分支指令，因此不会出现使处理器撤消所有工作的错误预测。由于不存在控制依赖性，因此无论 movcc 的行为是否类似于 mov 或 nop，都需要获取并解码以下指令。管道可以保持满载，而无需预测条件并推测性地执行使用 register1 的指令。 (您可以通过这种方式构建 CPU，但这会违背 movcc 的目的。)

movcc 将控制依赖项转换为数据依赖项。 CPU 将其视为 3 输入数学指令，输入为 EFLAGS 及其两个“常规”输入(目标寄存器和源寄存器或内存)。在 x86 上，就乱序执行如何跟踪依赖关系而言，adc 与 cmovae (mov if CF==0) 相同:输入为 CF 和 GP 寄存器。输出是目标寄存器。

对于 x86，有 cmovcc , jcc ，和setcc每个条件组合的说明 cc。 (setcc 根据条件将目标设置为 0 或 1。因此它具有对标志的数据依赖性，并且没有其他输入依赖性。)