Dad*_*ada 6 performance x86 assembly intel
这个问题曾经是这个（现已更新）问题的一部分，但它似乎应该是另一个问题，因为它无助于获得另一个问题的答案。
我的出发点是一个循环进行 3 个独立的添加：
for (unsigned long i = 0; i < 2000000000; i++) {
asm volatile("" : "+r" (a), "+r" (b), "+r" (c), "+r" (d)); // prevents C compiler from optimizing out adds
a = a + d;
b = b + d;
c = c + d;
}
当这个循环没有展开时，它在 1 个周期内执行（这是预期的：它包含 4 条指令：3 个加法和宏融合增量/跳转；所有这些都可以在端口 0 上在一个周期内执行， 1、5 和 6）。展开此循环时，性能令人惊讶，并且往往比未展开的版本慢 25%，这可能是由于 uops 调度，如上一个问题的评论中所建议的。
在这个问题中，我不是在问性能，而是在问为什么在某些情况下，uop 来自 MITE（传统管道），而在其他情况下，来自 DSB（uop 缓存）。（请注意，我使用的是禁用 LSD（循环流检测器）的 Skylake）
实验上，当跳转在 32 字节上没有完全对齐时，uop 是从 MITE 而不是 DSB 发出的。（“不完全是 32 字节”实际上是指从 32 字节之前的 2 个字节和之后的 3 个字节开始。或者换句话说，从 32 字节对齐跳转开始，这意味着添加 1 到 3 个字节的填充，或删除 1 或 2 个字节填充）
编译上面的 C 代码Clang并（手动）展开它一次会产生以下汇编代码：
movl $2000000000, %esi
.p2align 4, 0x90
.LBB0_1:
addl %edi, %edx # 1
addl %edi, %ecx
addl %edi, %eax
addl %edi, %edx # 2
addl %edi, %ecx
addl %edi, %eax
addq $-2, %rsi
jne .LBB0_1
此代码按预期执行 2 个周期/迭代，并且大多数 uops 由 DSB 提供。在循环之前添加一个字节的填充会导致循环在 3 个周期/迭代中执行，并且所有的 uops 现在都由 MITE 传递。
为了理解发生了什么，我将 align 指令更改为.p2align 7（从而将循环对齐 128 字节），并在循环之前添加一些填充，从而更改循环对齐。结果如下（前面是长片段；解释如下）：
| Padding | Jump offset | Cycles | MITE uops | DSB uops | DSB miss | DSB miss penalty |
| ------- | ----------- | ----------------- | ------------- | ------------- | ------------- | ---------------- |
| 0 | 16 | 2 453 942 151 | 1 589 440 | 7 000 531 761 | 73 681 | 33 419 |
| 1 | 17 | 2 454 623 799 | 2 002 088 | 7 000 493 234 | 107 433 | 28 686 |
| 2 | 18 | 2 454 010 264 | 1 611 181 | 7 000 580 070 | 72 372 | 34 963 |
| 3 | 19 | 2 455 016 743 | 1 531 428 | 7 001 271 720 | 76 240 | 42 493 |
| 4 | 20 | 2 454 056 088 | 1 592 150 | 7 000 571 537 | 71 691 | 29 677 |
| 5 | 21 | 2 455 111 497 | 1 701 204 | 7 001 068 440 | 85 117 | 41 744 |
| 6 | 22 | 2 454 558 860 | 2 081 244 | 7 000 362 980 | 105 388 | 29 829 |
| 7 | 23 | 2 454 351 179 | 1 765 720 | 7 000 472 785 | 81 903 | 39 022 |
| 8 | 24 | 2 454 470 296 | 2 045 062 | 7 000 337 694 | 107 763 | 30 750 |
| 9 | 25 | 2 454 395 853 | 1 748 525 | 7 000 560 730 | 82 773 | 37 030 |
| 10 | 26 | 2 453 920 970 | 1 500 801 | 7 000 562 016 | 70 144 | 36 559 |
| 11 | 27 | 2 453 748 551 | 1 485 784 | 7 000 530 064 | 66 535 | 32 019 |
| 12 | 28 | 2 453 973 841 | 1 601 708 | 7 000 562 754 | 72 601 | 31 970 |
| 13 | 29 | 2 454 749 106 | 2 085 092 | 7 000 539 751 | 109 862 | 30 977 |
| 14 | 30 | **3 003 289 033** | 7 001 845 873 | 358 240 | 1 000 075 874 | 37 506 |
| 15 | 31 | **4 003 748 994** | 7 002 171 254 | 372 672 | 1 000 086 939 | 39 679 |
| 16 | 32 | **3 003 810 021** | 7 002 294 170 | 295 736 | 1 000 114 704 | 28 974 |
| 17 | 33 | **3 002 912 972** | 7 001 752 747 | 350 755 | 1 000 071 698 | 32 249 |
| 18 | 34 | **3 003 392 542** | 7 001 941 076 | 360 439 | 1 000 076 887 | 45 663 |
| 19 | 35 | **3 003 040 266** | 7 001 759 091 | 343 693 | 1 000 072 685 | 38 703 |
| 20 | 36 | 2 453 764 603 | 1 511 899 | 7 000 546 442 | 66 912 | 32 996 |
| 21 | 37 | 2 454 889 754 | 1 946 579 | 7 000 713 787 | 102 922 | 31 852 |
| 22 | 38 | 2 454 700 423 | 1 961 612 | 7 000 581 288 | 100 281 | 30 364 |
| 23 | 39 | 2 454 398 236 | 1 974 415 | 7 000 350 258 | 103 015 | 30 855 |
| 24 | 40 | 2 452 285 702 | 1 562 028 | 7 000 416 473 | 67 622 | 38 783 |
| 25 | 41 | 2 454 500 700 | 2 013 917 | 7 000 384 154 | 102 906 | 31 165 |
| 26 | 42 | 2 454 666 446 | 1 928 032 | 7 000 572 245 | 99 613 | 35 813 |
| 27 | 43 | 2 453 929 241 | 1 565 110 | 7 000 588 419 | 70 027 | 31 336 |
| 28 | 44 | 2 453 852 431 | 1 595 897 | 7 000 633 247 | 71 735 | 35 984 |
| 29 | 45 | 2 454 664 111 | 2 039 338 | 7 000 534 894 | 105 225 | 30 043 |
| 30 | 46 | 2 454 523 184 | 1 876 338 | 7 000 592 928 | 88 020 | 48 456 |
| 31 | 47 | 2 454 091 130 | 1 560 821 | 7 000 631 532 | 70 150 | 37 773 |
| 32 | 48 | 2 453 813 400 | 1 535 557 | 7 000 556 686 | 70 196 | 33 268 |
| 33 | 49 | 2 453 772 578 | 1 501 716 | 7 000 526 938 | 67 747 | 33 492 |
| 34 | 50 | 2 455 308 730 | 1 643 047 | 7 001 287 728 | 80 148 | 43 035 |
| 35 | 51 | 2 453 790 620 | 1 506 869 | 7 000 529 450 | 66 903 | 35 315 |
| 36 | 52 | 2 453 509 109 | 1 534 817 | 7 000 405 227 | 67 344 | 30 526 |
| 37 | 53 | 2 453 516 412 | 1 469 184 | 7 000 430 367 | 65 040 | 30 686 |
| 38 | 54 | 2 453 851 033 | 1 556 722 | 7 000 581 363 | 69 098 | 36 605 |
| 39 | 55 | 2 454 916 648 | 2 089 549 | 7 000 572 462 | 111 448 | 30 435 |
| 40 | 56 | 2 455 089 502 | 1 991 232 | 7 000 799 155 | 104 559 | 30 724 |
| 41 | 57 | 2 454 744 425 | 2 002 307 | 7 000 532 096 | 105 221 | 32 393 |
| 42 | 58 | 2 454 543 686 | 1 960 042 | 7 000 500 103 | 101 409 | 27 943 |
| 43 | 59 | 2 453 893 848 | 1 561 182 | 7 000 607 528 | 73 192 | 33 645 |
| 44 | 60 | 2 453 989 634 | 1 629 949 | 7 000 556 378 | 74 704 | 34 821 |
| 45 | 61 | 2 453 879 092 | 1 551 181 | 7 000 561 022 | 70 233 | 36 191 |
| 46 | 62 | **3 003 015 120** | 7 001 772 138 | 348 243 | 1 000 073 404 | 35 333 |
| 47 | 63 | **4 004 092 512** | 7 002 359 576 | 380 452 | 2 000 097 711 | 50 376 |
| 48 | 64 | **2 234 898 441** | 109 006 411 | 7 893 398 716 | 109 108 | 35 075 |
| 49 | 65 | **3 003 182 414** | 7 001 843 757 | 357 954 | 2 000 075 494 | 36 281 |
| 50 | 66 | **3 003 280 054** | 7 001 876 384 | 358 097 | 2 000 075 630 | 39 301 |
| 51 | 67 | **3 004 086 641** | 7 002 384 321 | 307 480 | 2 000 114 067 | 32 242 |
| 52 | 68 | 2 461 587 458 | 15 841 141 | 6 986 174 099 | 70 725 | 29 985 |
| 53 | 69 | 2 454 704 936 | 2 019 734 | 7 000 530 774 | 123 110 | 32 717 |
| 54 | 70 | **2 629 777 063** | 639 698 105 | 6 362 945 524 | 121 313 | 29 648 |
| 55 | 71 | 2 452 517 518 | 21 196 356 | 6 980 899 385 | 5 689 504 | 27 618 |
| 56 | 72 | 2 457 056 675 | 79 539 769 | 6 922 550 909 | 23 953 203 | 32 238 |
| 57 | 73 | 2 453 966 239 | 1 486 894 | 7 000 608 597 | 72 506 | 36 799 |
| 58 | 74 | 2 461 391 665 | 53 426 497 | 6 948 932 999 | 13 034 546 | 37 883 |
| 59 | 75 | 2 454 091 521 | 1 537 438 | 7 000 613 720 | 73 256 | 38 003 |
| 60 | 76 | 2 550 237 671 | 312 611 365 | 6 689 536 750 | 62 278 250 | 41 078 |
| 61 | 77 | 2 454 371 129 | 1 915 411 | 7 000 545 114 | 107 086 | 30 133 |
| 62 | 78 | 2 462 015 450 | 32 874 270 | 6 969 244 698 | 5 296 338 | 37 506 |
| 63 | 79 | 2 453 810 530 | 1 588 073 | 7 000 489 720 | 70 291 | 36 915 |
| 64 | 80 | 2 453 510 981 | 1 521 322 | 7 000 384 678 | 67 219 | 30 114 |
| 65 | 81 | 2 454 659 220 | 1 531 897 | 7 001 004 411 | 74 567 | 41 201 |
| 66 | 82 | 2 453 984 834 | 1 570 182 | 7 000 624 664 | 72 914 | 39 483 |
| 67 | 83 | 2 454 127 882 | 1 638 057 | 7 000 590 289 | 75 623 | 33 755 |
| 68 | 84 | 2 453 781 071 | 1 575 812 | 7 000 535 270 | 74 337 | 34 094 |
| 69 | 85 | 2 453 947 163 | 1 595 272 | 7 000 545 139 | 71 584 | 38 966 |
| 70 | 86 | 2 453 948 945 | 1 594 376 | 7 000 552 806 | 71 096 | 34 265 |
| 71 | 87 | 2 453 888 591 | 1 540 673 | 7 000 536 024 | 71 123 | 33 350 |
| 72 | 88 | 2 453 838 422 | 1 539 740 | 7 000 540 957 | 71 776 | 33 191 |
| 73 | 89 | 2 454 013 271 | 1 532 577 | 7 000 534 226 | 69 794 | 32 287 |
| 74 | 90 | 2 453 959 044 | 1 549 283 | 7 000 562 495 | 71 483 | 35 739 |
| 75 | 91 | 2 454 357 932 | 2 062 771 | 7 000 290 377 | 111 481 | 28 864 |
| 76 | 92 | 2 454 258 445 | 1 937 218 | 7 000 338 810 | 101 760 | 27 475 |
| 77 | 93 | 2 454 156 149 | 1 738 764 | 7 000 400 563 | 82 207 | 38 130 |
| 78 | 94 | **3 003 245 905** | 7 001 947 715 | 356 496 | 1 000 078 668 | 38 983 |
| 79 | 95 | **4 003 498 969** | 7 002 106 621 | 361 236 | 1 000 087 167 | 41 197 |
| 80 | 96 | **3 003 440 683** | 7 001 915 914 | 340 975 | 1 000 081 844 | 36 174 |
| 81 | 97 | **3 003 192 020** | 7 001 848 864 | 354 371 | 1 000 076 474 | 37 465 |
| 82 | 98 | **3 004 231 542** | 7 002 423 726 | 327 973 | 1 000 119 668 | 34 498 |
| 83 | 99 | **3 003 204 122** | 7 001 869 410 | 341 860 | 1 000 075 913 | 34 005 |
| 84 | 100 | 2 453 903 936 | 1 509 757 | 7 000 577 662 | 70 586 | 38 383 |
| 85 | 101 | 2 454 444 592 | 1 649 275 | 7 000 764 725 | 76 185 | 37 481 |
| 86 | 102 | 2 455 551 786 | 2 094 483 | 7 000 919 108 | 115 683 | 33 599 |
| 87 | 103 | 2 454 090 830 | 1 644 299 | 7 000 554 367 | 76 131 | 37 986 |
| 88 | 104 | 2 452 263 286 | 1 982 058 | 7 000 594 326 | 105 011 | 32 747 |
| 89 | 105 | 2 453 938 066 | 1 552 994 | 7 000 560 184 | 71 781 | 38 307 |
| 90 | 106 | 2 453 839 657 | 1 591 329 | 7 000 534 174 | 71 493 | 32 464 |
| 91 | 107 | 2 456 284 290 | 1 721 752 | 7 001 608 059 | 87 228 | 62 810 |
| 92 | 108 | 2 453 706 579 | 1 577 941 | 7 000 431 429 | 70 517 | 33 684 |
| 93 | 109 | 2 453 714 638 | 1 484 598 | 7 000 514 337 | 66 443 | 34 239 |
| 94 | 110 | 2 453 814 023 | 1 619 443 | 7 000 418 813 | 74 924 | 34 831 |
| 95 | 111 | 2 453 734 759 | 1 502 260 | 7 000 447 611 | 66 790 | 36 660 |
| 96 | 112 | 2 456 304 117 | 1 636 949 | 7 001 903 454 | 87 894 | 45 984 |
| 97 | 113 | 2 454 764 375 | 2 032 245 | 7 000 503 166 | 111 873 | 36 308 |
| 98 | 114 | 2 453 930 372 | 1 641 970 | 7 000 527 807 | 75 164 | 36 817 |
| 99 | 115 | 2 453 596 195 | 1 577 533 | 7 000 528 820 | 74 424 | 35 428 |
| 100 | 116 | 2 453 774 301 | 1 490 781 | 7 000 546 047 | 71 040 | 31 462 |
| 101 | 117 | 2 453 808 290 | 1 472 783 | 7 000 563 094 | 68 497 | 30 214 |
| 102 | 118 | 2 453 927 668 | 1 578 700 | 7 000 547 988 | 72 499 | 36 894 |
| 103 | 119 | 2 453 881 334 | 1 538 221 | 7 000 556 688 | 73 651 | 38 630 |
| 104 | 120 | 2 454 620 311 | 2 049 316 | 7 000 459 876 | 110 210 | 30 452 |
| 105 | 121 | 2 453 793 013 | 1 553 815 | 7 000 448 812 | 70 690 | 35 146 |
| 106 | 122 | 2 453 516 549 | 1 477 303 | 7 000 369 210 | 66 462 | 32 381 |
| 107 | 123 | 2 453 679 941 | 1 558 433 | 7 000 399 585 | 71 027 | 37 700 |
| 108 | 124 | 2 453 984 832 | 1 591 183 | 7 000 558 547 | 74 810 | 32 532 |
| 109 | 125 | 2 453 972 231 | 1 585 644 | 7 000 573 173 | 73 159 | 39 583 |
| 110 | 126 | **3 003 167 043** | 7 001 793 152 | 341 345 | 1 000 076 047 | 41 811 |
| 111 | 127 | **4 004 031 670** | 7 002 344 014 | 394 950 | 2 000 094 647 | 42 345 |
| 112 | 128 | **2 017 184 284** | 2 397 032 | 7 999 676 604 | 97 555 | 23 614 |
| 113 | 129 | **3 003 231 942** | 7 001 876 887 | 355 548 | 2 000 078 108 | 35 462 |
| 114 | 130 | **3 003 073 797** | 7 001 763 748 | 343 879 | 2 000 073 914 | 36 604 |
| 115 | 131 | **3 003 066 183** | 7 001 799 239 | 334 265 | 2 000 076 089 | 37 578 |
| 116 | 132 | 2 459 437 822 | 11 831 880 | 6 990 241 198 | 69 673 | 31 901 |
| 117 | 133 | 2 453 833 994 | 1 520 407 | 7 000 579 352 | 72 385 | 39 387 |
| 118 | 134 | 2 453 582 104 | 1 508 309 | 7 000 462 005 | 70 623 | 30 954 |
| 119 | 135 | 2 453 607 456 | 1 520 805 | 7 000 426 804 | 69 833 | 35 969 |
| 120 | 136 | 2 453 516 773 | 218 632 117 | 6 783 760 256 | 64 474 484 | 29 161 |
| 121 | 137 | 2 454 656 532 | 2 135 434 | 7 000 368 481 | 121 168 | 29 070 |
| 122 | 138 | 2 464 943 252 | 76 396 888 | 6 926 141 929 | 18 701 369 | 29 401 |
| 123 | 139 | 2 454 713 076 | 1 945 881 | 7 000 526 215 | 113 113 | 32 864 |
| 124 | 140 | 2 459 197 278 | 17 602 061 | 6 984 668 329 | 3 270 690 | 39 930 |
| 125 | 141 | 2 453 811 452 | 1 546 333 | 7 000 539 142 | 71 850 | 32 204 |
| 126 | 142 | 2 453 943 973 | 1 557 203 | 7 000 570 909 | 74 167 | 34 542 |
| 127 | 143 | 2 453 989 607 | 1 490 927 | 7 000 599 022 | 67 774 | 32 994 |
| 128 | 144 | 2 455 332 089 | 1 619 032 | 7 001 303 644 | 83 418 | 43 983 |
padding表示在循环之前添加了多少字节的填充。Jump offset表示跳转的对齐方式：它出现在循环开始后的 16 个字节处，因此它的值始终为padding+16（但它有助于可视化为它设置一列）。Cycles是执行程序的周期数。MITE uops是 MITE 传送的 uops 数。DSB uops是 DSB 传送的 uops 数。DSB miss是 DSB 未命中数。DSB miss penalty是由于 DSB 到 MITE 切换的惩罚周期数。这些数字是使用 获得的perf stat -e idq.dsb_uops,idq.mite_uops,frontend_retired.dsb_miss,dsb2mite_switches.penalty_cycles,cycles。
在循环展开一次的情况下，根据 uops 是由 MITE 还是 DSB 提供，性能会有很大差异。但是，在同一个循环展开 4 次的情况下，可以观察到完全相同的 MITE/DSB 模式，并且严重影响性能：
| Padding | Jump offset | Cycles | MITE uops | DSB uops | DSB miss | DSB miss penalty |
| ------- | ----------- | ----------------- | ------------- | ------------- | ------------- | ---------------- |
| 0 | 34 | 2 443 059 894 | 6 404 874 796 | 324 866 | 557 007 | 58 270 |
| 1 | 35 | 2 469 823 874 | 6 402 845 671 | 359 397 | 242 913 | 44 004 |
| 2 | 36 | 2 509 831 578 | 2 428 288 | 6 400 917 619 | 126 454 | 35 718 |
| 3 | 37 | 2 516 899 098 | 2 183 357 | 6 401 715 038 | 115 461 | 42 722 |
| 4 | 38 | 2 535 785 420 | 3 596 045 | 6 405 592 898 | 193 088 | 145 459 |
| 5 | 39 | 2 536 888 998 | 4 544 195 | 6 407 929 337 | 270 307 | 141 847 |
| 6 | 40 | 2 514 898 947 | 3 500 301 | 6 404 310 391 | 168 683 | 103 966 |
| 7 | 41 | 2 497 731 601 | 2 860 409 | 6 402 485 570 | 136 201 | 70 007 |
| 8 | 42 | 2 519 396 945 | 3 373 375 | 6 405 438 970 | 180 768 | 96 499 |
| 9 | 43 | 2 519 959 317 | 3 038 180 | 6 401 766 682 | 163 982 | 57 217 |
| 10 | 44 | 2 518 862 677 | 2 556 957 | 6 400 557 326 | 127 913 | 33 141 |
| 11 | 45 | 2 505 211 679 | 1 982 925 | 6 400 617 993 | 95 689 | 33 755 |
| 12 | 46 | 2 520 256 213 | 1 764 948 | 6 401 331 329 | 79 917 | 49 950 |
| 13 | 47 | 2 528 859 616 | 2 865 395 | 6 402 516 447 | 156 550 | 51 970 |
| 14 | 48 | 2 526 844 155 | 2 334 728 | 6 402 255 285 | 122 589 | 49 508 |
| 15 | 49 | 2 526 623 614 | 2 617 350 | 6 401 419 706 | 141 028 | 39 374 |
| 16 | 50 | 2 508 159 432 | 2 293 737 | 6 400 708 049 | 110 325 | 38 407 |
| 17 | 51 | 2 505 715 666 | 2 646 431 | 6 401 083 574 | 137 684 | 41 563 |
| 18 | 52 | 2 499 124 059 | 2 407 547 | 6 400 350 409 | 127 750 | 33 880 |
| 19 | 53 | 2 519 671 512 | 2 875 080 | 6 401 825 044 | 151 559 | 45 711 |
| 20 | 54 | 2 519 382 271 | 2 178 986 | 6 400 787 103 | 94 733 | 44 873 |
| 21 | 55 | 2 494 177 992 | 1 953 404 | 6 400 469 971 | 94 724 | 32 348 |
| 22 | 56 | 2 488 166 104 | 1 865 899 | 6 400 788 908 | 89 963 | 32 295 |
| 23 | 57 | 2 473 667 778 | 1 883 684 | 6 400 516 105 | 88 080 | 31 822 |
| 24 | 58 | 2 491 983 809 | 1 964
小智 2
我认为您正在看到修复 Skylake 和其他芯片上的勘误的微代码更新的效果：
当跳转指令跨越 32 字节边界或在 32 字节边界结束时，[微代码更新]可防止跳转指令被缓存在解码 ICache 中。在这种情况下，跳转指令包括所有跳转类型：条件跳转 (
Jcc)、宏融合op-Jcc（其中op是cmp、test、add、sub、and、inc或 之一dec）、直接无条件跳转、间接跳转、直接/间接调用和返回。
指令的编码如下：
48 83 c6 fe add $0xfffffffffffffffe,%rsi
75 ee jne 0x10
这就是为什么当跳转相对 32B 边界偏移 -2 时问题就开始了：然后跳转在 32B 边界处结束。再进一步移动，跳跃越过边界，然后融合add越过。仅当两者都跨越了边界时，即当跳转具有偏移量+4时，则add也完全在边界之后，并且微代码更新不再阻止DSB中的缓存。
请注意跳转在 64 字节上精确对齐时的异常：在这种情况下，不会发生宏融合
那么我们可能也不会遇到缓解措施，因为它只会影响op-jcc跨越边界的融合。
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