Приемы оптимизации для процессоров Intel Pentium Примеры внутренних циклов текстурирования Использование инструкций MMX Тайловые текстуры Приемы оптимизации для процессоров Intel Pentium Все, что здесь написано, является выборкой наиболее важных на мой взгляд фактов из документации от Agner Fog. Если вы серьезно интересуетесь оптимизацией для Intel Pentium (plain, MMX, PPro, P2), найдите и прочтите эту документацию (я нашел на www.agner.org/assem. Спаривание целочисленных команд По-моему, основной прием ускорения. Дело в том, что у процессоров Pentium есть два конвейера обработки команд, U-pipe и V-pipe. В результате некоторые пары команд могут исполняться одновременно, а это практически удваивает скорость. Эти команды могут быть исполнены и в U-pipe, и в V-pipe, и при этом могут быть спарены (с какой-либо другой командой): mov reg/mem,reg/mem/imm push reg/imm pop reg lea, nop, inc, dec, add, sub, cmp, and, or, xor некоторые формы test Эти команды могут быть исполнены только в U-pipe, но при этом все-таки могут быть спарены: adc, sbb shr, sar, shl, sal на заданное число ror, rol, rcr, rcl на единичку Эти команды могут быть исполнены в любом конвейере, но могут быть спарены только в V-pipe: near call (близкий вызов) short/near jump (короткий/близкий переход) short/near conditional jump (короткий/близкий переход по условию) Все остальные целочисленные команды могут быть исполнены только в U-pipe и не могут быть спарены вообще. Две последовательно идущих команды будут спарены в случае выполнения всех нижеследующих условий. Если хотя бы одно из условий не выполняется, то исполняется только первая команда, вторая (и, возможно, следующая за ней) команда будет исполнена лишь в следующем такте. Вот условия спаривания: Первая команда может быть исполнена и спарена в U-pipe, вторая, соответственно, в V-pipe. Если первая команда записывает что-то в регистр, то вторая команда не может производить чтение/запись из регистра. Причем, в этом условии части регистров считаются за весь регистр (то есть, запись в al/ah расценивается как запись в eax, а запись в cf - как запись в flags). Пример: mov eax,1234h / mov ebx,eax - НЕ будут спарены mov eax,1234h / mov ebx,1234h - будут спарены inc eax / mov ecx,eax - НЕ будут спарены mov ecx,eax / inc ecx - будут спарены mov al,bl / mov ah,0 - НЕ будут спарены Две команды, записывающие что-то в регистр флагов, могут быть спарены, несмотря на условие 2: shr ebx,4 / inc ebx - спарится Команда, записывающая что-то в регистр флагов, может быть спарена с условным переходом, несмотря на условие 2: cmp eax,2 / ja @@label_bigger - спарится Следующие пары команд могут спариться несмотря на то, что обе команды изменяют esp: push + push, push + call, pop + pop Существуют ограничения на исполнение команд с префиксом. Префиксы возникают в таких случаях: команда, адресующаяся не к сегменту по умолчанию, имеет префикс сегмента (примеры: mov eax,es:[ebx]; mov eax,ds:[ebp]) команда, работающая с 16-битными операндами в 32-битном режиме или с 32-битными операндами в 16-битном режиме, имеет префикс разрядности операнда (примеры: mov ax,1234 в защищенном режиме; mov ax,word ptr [variable] в защищенном режиме; xor eax,eax в реальном режиме) команды, использующая 32-битную адресацию в 16-битном режиме, имеет префикс разрядности адреса (пример: mov ax,[ebx] в реальном режиме) rep, lock - префиксы (пример: rep stosd) многие команды, которых не было на 8086, имеют двухбайтовый код команды, где первый байт равен 0Fh. На процессоре Pentium без MMX этот байт считается префиксом. Наиболее часто встречающиеся команды с префиксом 0Fh: movzx, movsx, push/pop fs/gs, lfs/lgs/lss, setXX, bt/btc/btr/bts/bsf/bsr/shld/shrd, imul с двумя операндами и без операнда-числа (immediate). На процессоре Pentium без MMX команда с префиксом может исполняться только в U-pipe, исключение - близкие переходы по условию (conditional near jumps). На процессоре Pentium с MMX команды с префиксами 0Fh и размера операнда или адреса может исполняться в любом конвейере; но команды с префиксами сегмента, rep или lock (повторения или блокировки шины) могут исполняться только в U-pipe. Команда, в которой одновременно участвует смещение (displacement) и заданное число (immediate) не может быть спарена на процессоре Pentium без MMX и может быть выполнена и спарена только в U-pipe на процессоре Pentium с MMX. Вот примеры: mov byte ptr ds:[1000],0 ; НЕ спаривается ни с чем mov byte ptr [ebx+8],1 ; НЕ спаривается ни с чем mov byte ptr [ebx],1 ; спаривается в U-pipe mov byte ptr [ebx+8],al ; спаривается в U-pipe Спаривающаяся команда, которая читает из памяти, считает и записывает результат в регистр или в регистр флагов занимает 2 такта. Спаривающаяся команда, которая читает из памяти, считает и записывает результат обратно в память занимает 3 такта. Примеры таких команд: add eax,[ebx] ; 2 такта add [ebx],eax ; 3 такта Существует также так называемое неполное спаривание (imperfect pairing), когда обе команды выполняются в разных конвейерах, но НЕ одновременно (возможно, частично перекрываясь по времени исполнения), а следующие за ними команды не могут начать исполнение, пока обе команды не закончатся. Такое случается в следующих случаях: Вторая команда вызывает AGI (address generation interlock, блокировка генерирования адреса). Это происходит, если адрес, используемый во второй команде зависит от регистров, измененных в первой команде. Примеры: add ebx,4 / mov eax,[ebx] ; AGI mov eax,[ebx+4] / add ebx,4 ; нормально спаривается add esp,4 / pop esi ; AGI (pop использует esp) inc esi / lea eax,[ebx+4*esi] ; AGI Две команды одновременно обращаются к одному и тому же двойному слову памяти. Примеры (подразумевается, что esi делится на 4): mov al,[esi] / mov bl,[esi+1] ; неполное спаривание mov al,[esi+3] / mov bl,[esi+4] ; нормальное спариваение Две команды одновременно обращаются к адресам, в которых одинковы биты 2-4 (это вызывает конфликт кэш-банков). Для dword-адресов это значит, что разница между двумя адресами делится на 32. Пример: mov eax,[esi] / mov ebx,[esi+32000] ; неполное спаривание mov eax,[esi] / mov ebx,[esi+32004] ; нормальное спаривание Первая команда производит чтение, подсчет и запись одновременно; вторая - чтение и изменение; в этом случае число тактов, требующееся для выполнения пары команд, можно рассчитать по следующей таблице:   первая команда вторая команда mov илирегистровая чтение/подсчет чтение/подсчет/запись mov или регистровая 1 2 3 чтение/подсчет 2 2 4 чтение/подсчет/запись 3 3 5 Примеры: add [mem1],eax / add ebx,[mem2] ; 4 такта add ebx,[mem2] / add [mem1],eax ; 3 такта add [mem1],eax / add [mem2],ebx ; 5 тактов add [mem1],eax / sub ebx,ecx ; 3 такта Вперед  >>>  1  2  3  4  5   8  Комментарии к статье  8 8  Обсудить в чате