依賴鏈分析

Question

來自Agner Fog's "Optimizing Assembly" guide，第12.7節：循環示例。其中一段討論的示例代碼：

[...]奔騰M分析：... 13 uops在每時鐘3 =一個迭代每4.33c退休時間。

循環中有一個依賴鏈。等待時間爲：對於 存儲器讀取有2個，對於乘法有5個，對於相減有3個，對於存儲器 寫有3個，總計13個時鐘週期。這是退休時間的三倍，但它不是循環攜帶的依賴關係，因爲每次迭代的結果都保存到內存中，並且在下一次迭代中不會重複使用 。無序執行機制和 流水線使得每個計算可以在前面的計算完成之前 之前開始。唯一的循環進行 依賴鏈是add eax,16擁有的只有1

## Example 12.6b. DAXPY algorithm, 32-bit mode 
[...] ; not shown: initialize some regs before the loop 
L1: 
    movapd xmm1, [esi+eax] ; X[i], X[i+1] 
    mulpd xmm1, xmm2  ; X[i] * DA, X[i+1] * DA 
    movapd xmm0, [edi+eax] ; Y[i], Y[i+1] 
    subpd xmm0, xmm1  ; Y[i]-X[i]*DA, Y[i+1]-X[i+1]*DA 
    movapd [edi+eax], xmm0 ; Store result 
    add eax, 16    ; Add size of two elements to index 
    cmp eax, ecx    ; Compare with n*8 
    jl L1     ; Loop back 

等待時間我不明白爲什麼依賴鏈不增加整體吞吐量。我知道只有找到最壞的瓶頸纔是重要的。在考慮依賴鏈之前確定的最糟糕的瓶頸是融合域uop吞吐量，每次迭代4.33個週期。我不明白爲什麼依賴鏈不是比那更大的瓶頸。

1. 我看到作者解釋說它與無序執行和流水線連接，但我看不到它。不過，我的意思是，只有乘法會導致延遲5個週期，所以只有這個值大於4個週期。

2. 我也無法理解爲什麼筆者不關心的依賴性在這裏： add eax, 16 -> cmp eax, ecx -> jl L1 畢竟，之前cmp和cmp必須jl之前執行除了必須執行。

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PS：後面的段落標識最大的瓶頸爲奔騰M作爲解碼，將其限制到每6C一次迭代，因爲128B矢量OPS進行解碼，以每兩個微指令。請參閱Agner Fog的指南以瞭解其他分析，以及Core2，FMA4推土機和Sandybridge的分析+調整。

Answer 1

1. 的MUL不是循環搬運依賴關係鏈的一部分，因此可以有從多個迭代mulpd的insn在飛行中一次。單條指令的延遲根本就不是問題，它依賴於鏈條。每次迭代都有一個單獨的13c依賴鏈的load，mulpd，subpd，store。無序執行是允許來自多個迭代的uops一次處於運行狀態。

2. 在每個迭代的cmp/jl取決於add從迭代，但在接下來的迭代中add不依賴於cmp。推測性執行和分支預測意味着控制依賴性（條件分支和間接跳轉/調用）不是數據依賴鏈的一部分。這就是爲什麼來自一次迭代的指令可以在來自前一次迭代的jl退役之前開始運行。

   通過比較，cmov是數據依賴性，而不是控制依賴關係，因此無分支循環傾向於具有循環承載的依賴關係鏈。如果分支預測得好，這往往比分支慢。

   與FP依賴關係鏈一樣，每個循環迭代都有一個獨立的依賴關係鏈，其中包括獨立的cmp/jl依賴關係鏈。

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我不明白爲什麼依賴鏈不增加整體吞吐量。

我不知道這句話的意思。我想我能弄清楚所有其他的混合詞和措辭。 （例如，「鏈依賴」而不是「依賴鏈」）。看看我對你的問題的編輯;其中一些也可能有助於你的理解。