assembly - 提高 CPU 流水线性能的 CMOV 是什么？

Question

我知道当一个分支很容易预测时，最好使用 IF 语句，因为该分支是完全免费的。我了解到，如果分支不容易预测，那么 CMOV 会更好。但是，我不太明白如何实现这一点？

当然，问题域仍然是相同的——我们不知道下一条要执行的指令的地址？所以我不明白在执行 CMOV 时，如何一路向下流水线，这如何帮助指令提取器(过去 10 个 CPU 周期)选择正确的路径并防止流水线停顿？

有人可以帮我了解 CMOV 如何改进分支吗？

Answer 1

Could somebody please help me understand how CMOV improves branching?

好吧，它不会改善分支，它会删除它。 CMOV 可以看作是两条指令合二为一，一条 MOV 和一条 NOP。执行哪一个取决于标志。所以在内部它可能看起来像

if (cond) {
    mov dst, src
} else {
    nop
}

...

Surely the problem domain is still the same- we do not know the address of the next instruction to execute?

嗯，不。下一条指令始终是 CMOV 之后的指令，因此指令流水线不会失效和重新加载(分支预测和其他优化暂且不谈)。它是宏操作码的一个连续流。一个简单的例子如下

if (ecx==5)
    eax = TRUE
else
    eax = FALSE

在基本汇编中:

cmp ecx,5      ; is ecx==5
jne unequal    ; what is the address of the next instruction? conditional branch
mov eax,TRUE   ; possibility one
jmp fin
unequal:       : possibility two
mov eax,FALSE
fin:
nop

带 CMOV

cmp ecx,5
mov eax, FALSE   ; mov doesn't affect flags
mov ebx, TRUE    ; because CMOV doesn't take immediate src operands, use EBX for alternative
cmove eax, ebx   ; executes as MOV if zero-flag is set, otherwise as NOP
nop              ; always the next instruction, no pipeline stall

在当前的 CPU 上值得吗？一个明确的"is"。根据我的经验和(当然)取决于算法，速度提升是显着的，值得付出努力。