在汇编中，无分支代码是否应该使用互补的 CMOV？

Question

众所周知，我们可以使用 CMOV 指令来编写无分支代码，但我想知道我是否正在编写等效的指令x = cond ? 1 : 2，我应该更喜欢

CMOVE rax, 1    #1a
CMOVNE rax, 2   #1b

或者

MOV rax, 1      #2a
CMOVNE rax, 2   #2b

理论上，第一个可以几乎并行执行，而第二个由于数据依赖性而速度较慢。但我不确定现实情况如何。

Answer 1

第二个似乎更好。

首先，请注意CMOVcc没有直接形式；第二个操作数也必须是寄存器（或内存）。因此CMOVcc rax, rbx实际上具有三个输入依赖项；rax，rbx， 和flags。 rax是输入依赖项，因为如果cc为 false，则 in 的输出值rax必须等于之前的值。因此，指令将始终停止，直到所有三个输入都准备好为止。

rax您可能会想象一种“条件依赖”，其中如果为真，指令不需要停止cc，但我不相信任何当前现有的机器实际上可以做到这一点。一般来说，条件移动被视为算术/逻辑指令，有点类似于adc rax, rbx：它计算 的某个函数rax和rbx标志，并将结果保留在 中rax。您可以将该函数视为类似rax = (~mask & rax) | (mask & rbx).

（这是无分支代码的主要缺点之一：它总是必须等待两个结果都准备好。分支可能看起来更糟糕，但如果它被正确预测，那么它只等待实际需要的结果 。Linus托瓦尔兹对此写了一篇著名的咆哮。）

所以第一个例子看起来更完整

mov rbx, 1
mov rcx, 2
cmp whatever
cmove rax, rbx
cmovne rax, rcx

（我知道我们应该使用 32 位寄存器来保存 REX 前缀，但这只是一个示例。）

我们现在可以看到几个问题。

• scmov必须等待rbx并rcx做好准备，但这可能不是问题；立即mov数根本没有输入依赖性，因此它们很可能早就乱序执行了。

• 更严重的是，第二个cmov输入依赖于第一个输出，通过rax。所以这两个cmov实际上必须串行执行，而不是并行执行。

• 更糟糕的是，第一个错误地cmov依赖于先前的值was。如果某些较早的代码正在执行缓慢的操作，则此代码将停止，直到其他代码完成，即使较早的代码留下的值应该与此代码段完全无关。raxraxrax

第二种选择如下：

mov rax, 1
mov rbx, 2
cmp whatever
cmovne rax, rbx

这可以避免大部分问题。现在唯一真正的输入依赖是由 生成的标志cmp（因此无论输入是什么cmp）。和以前一样，立即数movs torax和rbx没有输入依赖性，可以提前完成。并且不存在对先前值的错误依赖，rax因为mov rax, 1最终将其消除。作为最后的奖励，这个版本缩短了一条指令。