Question

我理解当分支很容易预测时，使用IF语句会更好，因为分支是完全免费的。我已经了解到，如果不容易预测分支，那么CMOV会更好。但是，我不太明白这是如何实现的？

问题域肯定是一样的 - 我们不知道下一条指令的执行地址？所以我不明白管道的所有方式，当CMOV执行时，它如何帮助指令获取器（过去10个CPU周期）选择正确的路径并防止管道停滞？

有人可以帮我理解CMOV如何改进分支？

Answer 1

CMOV指令不指导控制流的路径。它们是被执行以基于条件代码（即，预测指令）计算结果的指令。某些体系结构（如ARM）可以基于条件代码来预测多种形式的指令，但x86只能执行“mov”，即条件移动（CMOV）。这些被解码，并以延迟执行，以确定指令的结果。

另一方面，分支机构被预测并实际上指导执行指令。分支预测器“向前看”指令“fetcher”，特别是寻找分支指令，并通过引导流来预测路径。想象一下铁路轨道，前方人员向左或向右移动轨道，告诉火车去哪里。现在，如果这个人选择了错误的方向，火车必须停下来，备份，然后再朝正确的方向移动。浪费了很多时间。

另一方面，CMOV不会引导流动。它们只是指令需要额外的时间（并创建额外的依赖关系），以根据条件代码确定移动的正确结果。想想火车，而不是决定左转或右转，采取直线路径，不需要转弯，但有点慢（显然更复杂，但它是我现在能想到的最好的）。

CMOV曾经非常糟糕（非常高的延迟），但后来改进得非常快，使它们更具可用性和性能。

希望这会有所帮助..

Answer 2

有人可以帮我理解CMOV如何改进分支？

嗯，它不会改善分支，它会删除它。 CMOV可以被视为一个中的两个指令，MOV和NOP。执行哪一个取决于标志。所以内部可能看起来像

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

...

问题域肯定是一样的 - 我们不知道下一条指令的执行地址？

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并重新加载（分支预测和其他优化保留在一边）。它是宏观操作的一个连续流程。

就是一个简单的例子

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

在基本的asm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

使用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上是否值得？一个明确的是。根据我的经验和（当然）取决于算法，速度增益是重要的，值得努力。

什么是CMOV提高CPU流水线性能？

2 个答案: