x86 - 负载操作是否在调度、完成或其他时间从 RS 释放？-6ren

x86 - 负载操作是否在调度、完成或其他时间从 RS 释放？

转载作者：行者123 更新时间：2023-12-04 18:28:34

在现代 Intel1 x86 上，负载微指令是否在它们调度 2、完成时 3 或介于两者之间的某个位置从 RS(预留站)释放？

1 我也对 AMD Zen 和续集感兴趣，因此也可以随意加入，但为了使问题易于管理，我将其限制为英特尔。此外，AMD 的负载管道似乎与英特尔有所不同，这可能会使对 AMD 的调查成为一项单独的任务。

2 这里的 Dispatch 是指离开 RS 去执行。

3 这里的完成是指当加载数据返回并准备好满足依赖的微指令时。

4 甚至在这两个事件定义的时间范围之外的某个地方，这似乎不太可能但可能。

最佳答案

刚碰到这个问题。这是我试图回答的问题。

简短回答:我对某些部分仍然有点不确定，但基于使用各种性能计数器以及性能监控中断的一些测量，它“看起来”负载 uop 在被分派(dispatch)到负载端口的同一周期或至少从 RS 中删除不久之后。

详情:不久前，我尝试编写一个模仿 here 想法的内核模块.链接的博客文章很好地描述了这个想法，所以我不会在这里详细解释。主要思想是在经过一定数量的周期后触发性能监控中断，卡住所有计数器值(当前跟踪)，存储它们并重置/重复。在 1、2、...图片的准确度是另一回事...我用于测量的内核模块的来源可以找到here .

长答案:我在 i7-1065G7(Ice Lake)上使用上面提到的内核模块分析了以下代码，并跟踪了 11 个不同的性能计数器。在 mov 之前指令配置文件，clflush在 r8 中存储的地址上调用.这样做是为了让加载需要足够长的时间，以便轻松判断 uop 是否在执行之前、之后或期间从 RS 中删除(否则加载大约需要 4 个周期)。我总共测量了多达 600 个周期，其中大多数与这个问题有关的事件发生在 65 个周期内。考虑到噪音，我对每个周期进行了 1024 次试验，并存储了出现次数最多的计数器值。幸运的是，对于下表中的每个周期和每个计数器，我最多只能看到一次试验的值偏差，其余 1023 次试验给出相同的计数器值。

 563:   0f 30                   wrmsr  
 565:   4d 8b 00                mov    (%r8),%r8
 568:   0f ae f0                mfence 
 56b:   0f ae e8                lfence

下面列出了跟踪的计数器。描述来自英特尔 SDM。

  INST_RETIRED_ANY_P:          To track when wrmsr retired
  RS_EVENTS_EMPTY_CYCLES:      Count of cycles RS is empty
  UOPS_DISPATCHED_PORT_PORT_0: # uops dispatched to port 0
  UOPS_DISPATCHED_PORT_PORT_1: # uops dispatched to port 1 
  UOPS_DISPATCHED_PORT_2_3:    # uops dispatched to port 2,3 (load addr ports)
  UOPS_DISPATCHED_PORT_4_9:    # uops dispatched to port 4,9 (store data ports)
  UOPS_DISPATCHED_PORT_PORT_5: # uops dispatched to port 5
  UOPS_DISPATCHED_PORT_PORT_6: # uops dispatched to port 6
  UOPS_DISPATCHED_PORT_7_8:    # uops dispatched to port 7,8 (store addr ports)
  UOPS_EXECUTED_THREAD:        # uops executed
  UOPS_ISSUED_ANY:             # uops sent to RS from RAT

下表列出了每个周期的每个计数器值。因此，根据下表，一个 uop 在周期 47 被发送到 RS，并占用 RS 周期 51-54。这大概是负载uop。在第 54 周期 RS_EVENTS_EMPTY_CYCLES和 UOPS_DISPATCHED_PORT_2_3增量这意味着(至少我是如何解释它的)加载uop已被调度并从RS中释放。

我不确定的是，在第 52 周期，又向 RS 发出了三个微指令。他们似乎到达并占领了 RS 55-58 周期。但是只有两个微指令被分派(dispatch)到执行端口，并且 RS 被清空。不管到第 59 个周期，RS 都是空的(每个周期计数都在增加)。加载完成， mov大约 500 个周期后退休。

+-------+--------------+-----------------+--------+--------+----------+----------+--------+--------+----------+---------------+-------------------+------------------------+
| Cycle | Inst Retired | Cycles RS Empty | Port 0 | Port 1 | Port 2,3 | Port 4,9 | Port 5 | Port 6 | Port 7,8 | uops executed | uops issued to RS |        Comments        |
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|     2 |            0 |               4 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      0 |        0 |             3 |                 0 |                        |
|     3 |            0 |               5 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      0 |        0 |             3 |                 0 |                        |
|     4 |            0 |               6 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      0 |        0 |             3 |                 2 | 2 uops issued          |
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|     6 |            0 |               8 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      0 |        0 |             3 |                 2 |                        |
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|    13 |            0 |              12 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      0 |        0 |             3 |                 2 |                        |
|    14 |            0 |              13 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      1 |        0 |             3 |                 2 |                        |
|    15 |            0 |              14 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      2 |        0 |             3 |                 2 | 2 uops dispatched      |
|    16 |            0 |              15 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      2 |        0 |             4 |                 2 |                        |
|    17 |            0 |              16 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      2 |        0 |             5 |                 2 | 2 uops executedd       |
|    18 |            0 |              17 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      2 |        0 |             5 |                 2 |                        |
|    19 |            0 |              18 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      2 |        0 |             5 |                 2 |                        |
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|    23 |            0 |              22 |      0 |      0 |        0 |        0 |      0 |      2 |        0 |             5 |                 5 |                        |
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|    33 |            0 |              28 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             7 |                 6 |                        |
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|    47 |            1 |              42 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                 6 |                        |
|    48 |            1 |              43 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                 7 | 1 uop issued           |
|    49 |            1 |              44 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                 7 |                        |
|    50 |            1 |              45 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                 7 |                        |
|    51 |            1 |              46 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                 7 |                        |
|    52 |            1 |              46 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                10 | 3 uops issued          |
|    53 |            1 |              46 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                10 |                        |
|    54 |            1 |              46 |      0 |      1 |        0 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                10 | port 2,3 load addr     |
|    55 |            1 |              47 |      0 |      1 |        1 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                10 |                        |
|    56 |            1 |              47 |      0 |      1 |        1 |        0 |      0 |      4 |        0 |             8 |                10 | executing load         |
|    57 |            1 |              47 |      0 |      1 |        1 |        0 |      0 |      4 |        0 |             9 |                10 |                        |
|    58 |            1 |              47 |      0 |      1 |        1 |        0 |      0 |      4 |        0 |             9 |                10 | port 4,9 store data    |
|    59 |            1 |              48 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |             9 |                10 | port 7,8 store address |
|    60 |            1 |              49 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |             9 |                10 |                        |
|    61 |            1 |              50 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |            11 |                10 | 2 uops executed        |
|    62 |            1 |              51 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |            11 |                10 |                        |
|    63 |            1 |              52 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |            11 |                10 |                        |
|    64 |            1 |              53 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |            11 |                10 |                        |
|    65 |            1 |              54 |      0 |      1 |        1 |        1 |      0 |      4 |        1 |            11 |                10 |                        |
+-------+--------------+-----------------+--------+--------+----------+----------+--------+--------+----------+---------------+-------------------+------------------------+

因此，根据该表，加载 uop 似乎是在调度到加载端口的同时或几个周期后从 RS 中删除的。我对图表中的值进行了一些完整性检查，并且在大多数情况下，所有计数器值都是有意义的。我没有弄清楚的两件事是 4 个微指令将被发送到 RS(第 24 周期)，但只有 3 个微指令被执行(第 35 周期)。类似地，在周期 52 发出 3 条微指令，但只执行了 2 条(周期 61)

谢谢

关于x86 - 负载操作是否在调度、完成或其他时间从 RS 释放？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/59905395/

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