复杂的寻址模式对内存负载有额外的开销吗？

Question

这些mov加载说明之间的性能是否存在差异？与简单的寻址模式相比，更复杂的寻址模式是否具有额外的开销（延迟或吞吐量）？

# AT&T syntax                       # Intel syntax:
movq (%rsi), %rax                   mov  rax, [rsi]

movq (%rdi, %rsi), %rax             mov  rax, [rdi + rsi]

movq (%rdi, %rsi, 4), %rax          mov  rax, [rdi + rsi*4]

Answer 1

是的，最近的Intel CPU上进行“复杂寻址”会产生开销。代价是等待时间增加了一个周期（例如，对于使用复杂寻址的普通GP负载，需要5个周期，而对于简单寻址，则需要4个周期）。

简单寻址是[reg + offset]形式的任何形式，其中offset的直接{0}到2047之间。

除了简单寻址之外，复杂寻址还。

特别是任何带有两个寄存器的寻址模式，例如示例[rdi + rsi]或[rdi + rsi*4]，都是复杂的寻址，而且会花费额外的时间。

有一种特殊情况：如果索引寄存器 ¹ 通过调零习惯（例如xor edi, edi，但不喜欢mov edi, 0）清零，则无需支付复杂的寻址惩罚。

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¹ 索引寄存器是一个乘以1、2、4或8的寄存器，即rsi中的[rdi + rsi*4]。如果两个寄存器都没有显示乘数，例如[rdi + rsi]，则乘数为1，则您必须检查汇编程序以了解如何指定index和{ {1}}。 nasm似乎使用第二个寄存器作为索引。

Answer 2

取决于具体的CPU;主要是＆＃34; 不，没有额外的开销＆＃34;。然而...

大多数CPU都具有无序内核，这意味着它们以最快的顺序执行指令，而不是按指令的顺序执行。为了实现这一点，一条指令（例如movq (%rdi, %rsi, 4), %rax）不会发生，直到它所依赖的内容完成（例如rdi和rsi中的值已知）。

例如，这两条指令可以并行发生（因为第二条指令并不依赖于第一条指令）：

movq (%rdi), %edi
movq (%rsi), %rax

这两条指令不能并行发生（第二条指令必须等到第一条指令完成）：

movq (%rdi), %rdi
movq (%rdi, %rsi), %rax

另请注意，一段代码的瓶颈可能无法执行。如果瓶颈是取指令那么更大的指令会更糟;如果瓶颈是指令解码，则更复杂的指令会更糟;如果瓶颈是数据缓存带宽，则读取/写入内存的任何内容都可能更糟糕等等。

基本上;您不能孤立地查看个别说明，并决定它们是否更好/更差。您必须查看多个指令的完整序列，以便您可以了解先前指令（及其延迟）的任何依赖性;你必须知道瓶颈是什么（例如来自绩效监测工具）;如果你知道这一切，那么你可以做出一个有根据的猜测＆＃34;这对于少量CPU来说真的很有用（因为不同的CPU具有不同的特性）。