为什么 sub 和 mul 指令的重新排序很有帮助？

Question

这是来自《计算机系统：程序员的视角》的示例代码。

short foo(short a, short b) {
    short result;
    result = b;
    while(b > 0) {
        result *= a;
        b -= a;
    }
    return result;
}

使用

gcc14.2

和

-O1

与

-O3

进行编译，得到以下组件 (godbolt)

O1

foo:
        movl    %esi, %eax
        movl    %esi, %ecx
        testw   %si, %si
        jle     .L1
.L3:
        imull   %edi, %eax
        subl    %edi, %ecx
        testw   %cx, %cx
        jg      .L3
.L1:
        ret

O3

foo:
        movl    %esi, %eax
        movl    %esi, %edx
        testw   %si, %si
        jle     .L1
.L3:
        subl    %edi, %edx
        imull   %edi, %eax
        testw   %dx, %dx
        jg      .L3
.L1:
        ret

对于

O3

，

sub

位于

imul

之前 - 为什么这种重新排序有帮助？

1. 我假设这与指令级并行性有关，但无法得到确切的原因。是不是先执行减法就可以用一些空闲的 ALU 来完成部分乘法？
2. 就管道而言，这种重新排序有什么不同吗？

Answer 1

正如您所注意到的，

subl

和

imul

可以并行执行（都不依赖于另一个），但是

testw

确实取决于

subl

的结果（理论上，是否使用下一个

imul

的结果取决于

testw

）因此，您想要完成并因此尽快开始

subl

，以便无论

testw

是否已完成，

imul

都可以开始.