CMP + JE比单个MUL消耗更多的时钟周期吗？

Question

我正在运行x86处理器,但我相信我的问题非常普遍.我很好奇CMP + JE序列与单个MUL操作所消耗的时钟周期的理论差异.

在C伪代码中:

unsigned foo = 1;    /* must be 0 or 1 */
unsigned num = 0;

/* Method 1: CMP + JE*/
if(foo == 1){
    num = 5;
}

/* Method 2: MUL */
num = foo*5;    /* num = 0 if foo = 0 */

不要过分深入研究伪代码,它纯粹是为了阐明这两种方法背后的数学逻辑.

我实际比较的是以下两个指令序列:

方法1:CMP + JE

    MOV EAX, 1    ; FOO = 1 here, but can be set to 0
    MOV EBX, 0    ; NUM = 0

    CMP EAX, 1    ; if(foo == 1)
    JE  SUCCESS   ; enter branch
    JMP FINISH    ; end program

SUCCESS:
    MOV EBX, 5    ; num = 5

FINISH:

方法2:MUL

    MOV EAX, 1    ; FOO = 1 here, but can be set to 0

    MOV ECX, EAX  ; save copy of FOO to ECX
    MUL ECX, 5    ; result = foo*5
    MOV EBX, ECX  ; num = result = foo*5

似乎单个MUL(总共4个指令)比a CMP + JE(总共6个指令)更有效,但是指令的时钟周期是相同的 - 即完成与任何其他指令相同的指令所需的时钟周期数？

如果消耗的实际时钟周期取决于机器,那么单个MUL通常比大多数处理器上的分支方法更快,因为它需要更少的总指令？

Answer 1

现代CPU性能比仅计算每条指令的周期数要复杂得多.您需要考虑以下所有因素(至少):

• 分支预测
• 指令重新排序
• 注册重命名
• 指令缓存命中/未命中
• 数据缓存命中/未命中
• TLB未命中/页面错误

所有这些都将受到周围代码的严重影响.

基本上,几乎不可能像这样执行微基准并获得有用的结果!

但是,如果我不得不猜测,我会说没有JE的代码通常会更有效,因为它消除了分支,这简化了分支预测行为.