Muster der Decodieranweisung

Question

Ich analysiere Agner Fog's "Optimizing subroutines in assembly language: An optimization guide for x86 platforms". Besonders versuche ich Kapitel 12.7 zu verstehen. Und es gibt ein Problem, das ich nicht verstehen kann. Der Autor schreibt:

Befehlsdecodierung im PM-Prozessor folgt dem 4-1-1-Muster. Das Muster von (fusionierten) μops für jeden Befehl in der Schleife in Beispiel 12.6b ist 2-2-2-2-2-1-1-1. Dies ist nicht optimal, und es wird 6 Takte dauern, um zu dekodieren. Das ist mehr als die Ruhestandszeit, also können wir daraus schließen, dass die Befehlsdecodierung der Flaschenhals in Beispiel 12.6b ist. Die gesamte Ausführung Zeit beträgt 6 Taktzyklen pro Iteration oder 3 Taktzyklen pro berechnetem Y [i] -Wert.

1. Was bedeutet es, dass die Befehlsdecodierung folgt das 4-1-1-Muster und wie es wissen?
2. Muster für Schleife ist 2-2-2-2-2-1-1-1. Ok, aber warum dauert es 6 Zyklen zu dekodieren, weiß ich nicht. Warum?

Answer 1

1. Frontend CPU können mehrere (Makro) Anweisungen in einem Taktzyklus dekodieren. Jeder Makrobefehl decodiert zu 1 oder mehreren Mikro-Ops (μops). Was das 4-1-1-Muster bedeutet, ist, dass der erste parallele Decodierer einen komplexen Befehl verarbeiten kann, der bis zu 4 μs dekodiert. Aber der zweite und der dritte parallele Decodierer können nur Befehle handhaben, die jeweils auf 1 μop dekodieren (wenn sie nicht zufrieden sind, verbrauchen sie den Befehl nicht).

2. Die 5 Anweisungen, die auf 2 μops dekodieren, müssen vom ersten Dekodierer konsumiert werden, dann ermöglicht der Tail eine gewisse Parallelität.

   2 2 2 2 2 1 1 1 (Macro-instruction stream, μops per instruction) 
   ^ x x 
   4 1 1 (Decode cycle 0) 
   
   . 2 2 2 2 1 1 1 
   ^x x 
       4 1 1 (Decode cycle 1) 
   
   . . 2 2 2 1 1 1 
       ^x x 
       4 1 1 (Decode cycle 2) 
   
   . . . 2 2 1 1 1 
       ^x x 
        4 1 1 (Decode cycle 3) 
   
   . . . . 2 1 1 1 
        ^^^
        4 1 1 (Decode cycle 4) 
   
   . . . . . . . 1 
         ^x x 
          4 1 1 (Decode cycle 5) 
   
   . . . . . . . . (Instruction stream fully consumed)