复杂的寻址模式对于从内存加载是否有额外的开销？

Question

这些加载指令之间的性能有差异吗mov？与简单的寻址模式相比，更复杂的寻址模式是否有额外的开销（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

取决于具体的CPU；大多数情况下“不，没有额外的开销”。然而...

大多数 CPU 都有无序内核，这意味着它们以最快的顺序执行指令，而不是按照给出指令的顺序。为此，一条指令（例如）在它所依赖的事情完成（例如和中的值已知）movq (%rdi, %rsi, 4), %rax之前不会发生。rdirsi

例如，这两条指令可以并行发生（因为第二条指令不依赖于第一条指令）：

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

并且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不是执行。如果瓶颈是取指令，那么较大的指令会更糟；如果瓶颈是指令解码，那么更复杂的指令可能会更糟；如果瓶颈是数据缓存带宽，那么任何读/写内存的操作都会变得更糟，等等。

基本上; 您不能孤立地查看各个指令并决定它们是否更好/更差。您必须查看多个指令的整个序列，以便了解对先前指令的任何依赖性（及其延迟）；并且您必须知道瓶颈是什么（例如通过性能监控工具）；如果您了解所有这些，那么您可以做出“有根据的猜测”，该猜测仅对少数 CPU 真正有用（因为不同的 CPU 有不同的特性）。