MIPS bne beq 计算机组织与设计

Question

所以，我会引用我的教科书（计算机组织与设计），然后我会问我的问题：

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将 if-then-else 编译为条件分支

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在下面的代码段中，f, g, j, i和j是变量。如果五个变量fthroughj对应于五个寄存器$s0through $s4，则此 C if 语句的编译 MIPS 代码是什么？

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if (i == j) f = g + h; else f = g - h;\n

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图 2.9 是 MIPS 代码应执行的操作的流程图。第一个表达式比较是否相等，因此如果寄存器是相等指令（beq），我们似乎需要分支。一般来说，如果我们测试相反的条件来分支执行 if 的后续 then 部分的代码（标签 Else 定义如下），那么代码会更高效，因此我们使用 if 寄存器不相等指令进行分支（bne）：

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bne $s3, $s4, Else # go to Else if i \xe2\x89\xa0 j\n

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我已经搜索了一段时间，但我找不到为什么bne比beq.
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因此，即使它在一般情况下不会更有效，但在这个特定的练习中它仍然可能会更有效。我已经考虑过这一点，并且我假设如果采用分支指令，则会花费更多时间，因此我们希望最大限度地减少所需的跳转（采用分支）的数量。这意味着，当我们期望条件成立时，我们应该使用bne，而当我们期望条件失败时，我们应该使用beq。

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现在，如果我们测试是否$s3equals $s4，当我们没有关于这些寄存器的内容的任何信息时，假设它们可能相等是不合理的。相反，它们更有可能不相等，这应该有利于使用beq而不是bne.

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所以，总结一下：教科书说bne比 更有效beq，无论是一般情况还是仅在这个例子中都不清楚，但无论哪种情况我都不明白为什么。

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Answer 1

效率不是来自 bne 与 beq 的机器代码的直接比较。本文描述了通过编码来优化整体性能以缩短最常见的代码路径。

如果您假设这些值更有可能不相等，那么在使用 bne 时只需要处理一条指令，如果您使用 beq，则必须在失败时执行额外的跳转。

最短的路径是放弃比较，失败而不跳转。

来自http://www.cs.gmu.edu/~setia/cs365-S02/class3.pdf：

分支机构的罕见情况

价格 18 美元、19 美元、L1

• 其他处理

• 跳跃

取而代之

bne $18, $19, L2

• 成功处理

• 结尾

L2：

快速处理常见情况 - 适用于大多数分支的一条指令

重新阅读你的问题，我认为关键在于这个假设：

“现在，如果我们测试 $s3 是否等于 $s4，当我们没有关于这些寄存器内容的任何信息时，假设它们可能相等是不合理的；相反，更有可能它们是不等于，这应该导致使用 beq 而不是 bne。”

这看起来很混乱，我们需要找到一些证据或理由来确定哪种可能性更有可能，寄存器相等或不相等。

在本例中，我们正在检查 if-then-else。我断言我们期望如果测试能够通过，这就是特瓦尔伯格所描述的心理学。寄存器不太可能包含随机值，因为它们包含程序员期望的数据 - 先前操作的结果。