optimization - 编译器可以用分支信息做什么？

Question

在现代 Pentium 上，似乎不再可能向处理器提供分支提示。假设分析编译器(例如具有分析引导优化的 gcc)获得有关可能的分支行为的信息，它可以做什么来生成执行速度更快的代码？

我知道的唯一选择是将不太可能的分支移动到函数的末尾。还有什么吗？

更新。

http://download.intel.com/products/processor/manual/325462.pdf第 2a 卷，第 2.1.1 节说

“分支提示前缀(2EH、3EH)允许程序向处理器提示最可能的代码路径
一个分支。仅将这些前缀用于条件分支指令 (Jcc)。分支提示前缀的其他用途
和/或其他未定义的带有 Intel 64 或 IA-32 指令的操作码被保留；此类使用可能会导致不可预测的
行为。”

我不知道这些是否真的有任何影响。

另一方面，第 3.4.1 节。的 http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-optimization-manual.pdf说

”
编译器生成的代码可提高英特尔处理器中分支预测的效率。英特尔
C++ 编译器通过以下方式实现这一点:

将代码和数据保存在单独的页面上

使用条件移动指令消除分支

生成与静态分支预测算法一致的代码

在适当的情况下内联

如果迭代次数可预测，则展开

通过配置文件引导的优化，编译器可以布置基本块以消除最多的分支
经常执行的函数路径或至少提高它们的可预测性。分支预测需要
不是源级别的问题。有关更多信息，请参阅英特尔 C++ 编译器文档。
”

http://cache-www.intel.com/cd/00/00/40/60/406096_406096.pdf在“PGO 性能改进”中说

”
PGO 最适合具有许多难以执行的频繁执行的分支的代码
在编译时预测。一个例子是带有密集错误检查的代码，其中
大多数时候错误条件都是假的。
不经常执行的(冷的)错误处理代码可以重新定位，因此分支很少会被错误地预测。最小化
冷代码交错到频繁执行的(热)代码中改善了指令缓存
行为。”

Answer 1

您想要的信息有两种可能的来源:

有 Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual(3 卷)。这是一项巨大的工作，已经发展了几十年。这是我所知道的关于许多主题的最佳引用，包括浮点数。在这种情况下，您要检查第 2 卷，指令集引用。

有 Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual。这将简要地告诉您对每个微体系结构的期望。

现在，我不知道你所说的“现代奔腾”处理器是什么意思，这是 2013 年，对吧？现在没有奔腾了...

指令集确实支持通过条件分支指令(例如 JC、JZ 等)的前缀来告诉处理器是否预期采用或不采用该分支。参见 (1) 的第 2A 卷，第 2.1.1 节(我拥有的版本)指令前缀。有 2E 和 3E 前缀分别表示未采取和采取。

至于这些前缀是否真的有任何影响，如果我们能得到这些信息，它会在优化引用手册上，你想要的微体系结构部分(我确定它不会是奔腾)。

除了使用这些之外，关于该主题的优化引用手册有一整节，即第 3.4.1 节(我拥有的版本)。

在这里复制是没有意义的，因为您可以免费下载手册。
简而言之:

使用条件指令(CMOV、SETcc)消除分支，

考虑静态预测算法(3.4.1.3)，

内联

循环展开

此外，一些编译器，例如 GCC，即使在无法使用 CMOV 时，也经常执行按位算术来选择计算的两个不同事物之一，从而避免分支。在向量化循环时，它特别使用 SSE 指令执行此操作。

基本上，静态条件是:

预计将采用无条件分支(......有点可预期......)

预计不会采用间接分支(由于数据依赖性)

预测将采用后向条件(适用于循环)

预测不会采用前向条件

您可能想阅读整个第 3.4.1 节。