Оптимизация для процессоров семейства Pentium: 12. Префиксы (PPlain и PMMX) — Архив WASM.RU

Инструкция с одним или более префиксами не может исполняться в V-конвеере (смотри главу 10, секцию 7).

На PPlain возникает задержка в один такт для каждого префикса, кроме 0FH в инструкциях условного ближнего перехода.

У PMMX не задержки раскодирования из-за префикса 0FH. Префиксы сегментов и повторения занимают один такт для раскодирования. PMMX может раскодировать две иснтрукции, если у первой инструкции нет префиксов или есть префикс сегмента или повторения, у второй инструкции нет префиксов. Инструкции с префиксами размера адреса или операнда на PMMX раскодировываются только отдельно. Инструкции с несколькими префиксами занимают по одному такту на каждый префикс.

Префиксы размера адреса нужно избегать, используя 32-х битный режим. Префиксы сегментов можно избежать в 32-х битном режиме, используя плоскую модель памяти. Префикс размера операнда можно избежать в 32-х битном режиме, используя только 8-ми битные и 32-х битные числа.

Когда префисы нельзя избежать, задержку раскодирования можно скрыть, если предыдущая инструкция занимает больше одного такта для исполнения. Правило для PPlain такого: каждая инструкция, которая занимает N тактов для выполнения (не для раскодирования) может 'затенять' задержку раскодирования N-1 префиксов в следующих двух (иногда трех) инструкциях или пар инструкций. Другими словами, кажды дополнительных так, который требует инструкция для выполнения, может быть использован для раскодирования одного префикса в следующей иснтрукции. Этот эффект иногда распространяется даже на правильно предсказанный переход. Любая инструкция, которая занимает больше одного такта для выполнения, и любая инструкция, чье выполнение задерживается из-за AGI, неправильного использования кэша, неправильного выравнивания или неправильного предсказания перехода, создает эффект 'затемнения'.

У PMMX есть похожий эффект 'затемнения', но он имеет другой механизм. Раскодировываемые инструкции хранятся в прозрачном "первым-вошел-первым-вышел" (FIFO) буфере, в котором может храниться до четрырех инструкций. Когда буфер пуст, инструкции выполняются сразу после раскодировки. Бфер заполняется, когда инструкции раскодировываются быстрее, чем выполняются, то есть они неспарены или являются мультитактовыми. Буфер FIFO опустошается, когда иснтрукции выполняются быстрее, чем раскодировываются, то есть когда возникают задержки из-за префиксов. Буфер FIFO становится пустым после неправильно предсказанного перехода. Буфер FIFO может получить две инструкции за такт, если у второй инструкции нет префиксов и ни одна из инструкций не длинее 7 байт. Два конвеера (U и V) могуть получать по одной инструкции за такт из буфера FIFO.

Примеры:

Код (Text):

1.  
2. CLD / REP MOVSD

Инструкция CLD занимает два такта, и поэтому затемняет задержку раскодировки префикса REP. Код занял бы на один такт больше, если бы инструкция CLD находилась достаточно далеко от REP MOVSD.

Код (Text):

1.  
2. CMP DWORD PTR [EBX],0 / MOV EAX,0 / SETNZ AL

Инструкция CMP занимает два такта, потому что это инструкция чтения/модифицирования. Префикс 0FH инструкции SETNZ раскодировывается во время второго такта выполнения CMP, поэтому задержка раскодирования скрыта на PPlain (у PMMX нет задержки для 0FH).

Потери производительности, связанные с префиксами, на PPro, PII и PIII объясняются в главе 14. © Агнер Фог, пер. Aquila