Question

在现代处理器（AMD Phenom II 1090T）上执行时，以下代码消耗的时钟节拍数量有多少：3或11？

label:  mov (%rsi), %rax
        adc %rax, (%rdx)
        lea 8(%rdx), %rdx
        lea 8(%rsi), %rsi
        dec %ecx
        jnz label

问题是，当我执行此类代码的多次迭代时，结果会在每次迭代的3 OR 11个滴答中不时变化。我无法决定“谁是谁”。

UPD 根据{{3}}，我的代码片段在AMD K10微体系结构上至少需要10个时钟周期。因此，每次迭代不可能有3个滴答是由测量中的错误引起的。

解决 @Atom注意到，现代处理器中的周期频率不是恒定的。当我在BIOS中禁用了三个选项 - Core Performance Boost，AMD C1E Support和AMD K8 Cool&Quiet Control时，我的“六条指令”的消耗在 3时钟刻度上稳定了： - ）

Answer 1

我不会试图肯定地回答每次迭代需要多少个周期（3或10），但我会解释可能每次可以获得3个周期迭代。

（请注意，这适用于一般的处理器，我没有提供特定于AMD处理器的参考。）

关键概念：

如今，大多数现代（非嵌入式）处理器都是超标量和无序处理器。不仅可以并行执行多个（独立）指令，而且可以重新排序指令以破坏依赖性等。

让我们打破你的榜样：

label:
    mov (%rsi), %rax
    adc %rax, (%rdx)
    lea 8(%rdx), %rdx
    lea 8(%rsi), %rsi
    dec %ecx
    jnz label

首先要注意的是分支前的最后3条指令都是独立的：

    lea 8(%rdx), %rdx
    lea 8(%rsi), %rsi
    dec %ecx

因此处理器可以并行执行所有这三个。

另一件事是：

adc %rax, (%rdx)
lea 8(%rdx), %rdx

似乎依赖rdx阻止两者并行运行。但实际上，这是 false依赖，因为第二条指令实际上并不存在取决于第一条指令的输出。现代处理器能够重命名rdx寄存器，以允许这两条指令重新排序或并行完成。

同样适用于：rsi之间的注册：

mov (%rsi), %rax
lea 8(%rsi), %rsi

所以最后，3个周期（可能）可以实现如下（这只是几种可能的排序之一）：

1:   mov (%rsi), %rax        lea 8(%rdx), %rdx        lea 8(%rsi), %rsi
2:   adc %rax, (%rdx)        dec %ecx
3:   jnz label

*当然，为简单起见，我过度简化了事情。实际上，延迟可能更长，并且循环的不同迭代之间存在重叠。

无论如何，这可以解释如何获得3个周期。至于为什么你有时会得到10个周期，可能有很多原因：分支错误预测，一些随机管道泡沫......

Answer 2

在英特尔，Dr. David Levinthal's "Performance Analysis Guide"非常详细地研究了这些问题的答案。

现代处理器的性能

2 个答案: