用汇编语言计算指令的成本

Question

我正在阅读龙书中的代码生成。 它提供了一种将成本与每个目标语言关联相关联的简单方法。

我们假设每个目标语言指令都有相关的成本。 为简单起见，我们将指令的成本加上与操作数的寻址模式相关的成本加上一个。 该成本对应于指令的单词长度。 涉及寄存器的寻址模式具有零附加成本，而涉及存储器位置或其中的常量的那些具有额外成本1， 因为这些操作数必须存储在指令之后的字中。

一些例子：

• 指令LD R0，R1将寄存器R1的内容复制到寄存器R0中。 该指令的成本为1，因为不需要额外的存储器字。
• 指令LD R0，M将存储器位置M的内容加载到寄存器R0中。 由于存储器位置M的地址在指令之后的字中，因此成本为2。
• 指令LD R1，* 100（R2）将由内容（内容（100 +内容（R2）））给出的值加载到寄存器R1中。 成本是3，因为常数100存储在指令之后的字中。 这里内容（x）表示由x表示的寄存器或存储器位置的内容。

我理解前两个例子的成本计算。 我没有得到第三个。 费用3怎么样？ 另外，我不明白上面引用文字中的粗体部分。

在我部分理解的内容中，我认为BLTZ * R3的成本，R0为3，因为对于上面类似的第三个例子，它是如此。 但这个成本是1.如何？

注意如果寄存器r中的值小于零，则BLTZ r，L会跳转到标记L，如果不是，则允许控制传递到下一个机器指令。

Answer 1

我相信其他人可以更好地解释这一点。 但是，这里有一些灵感：

成本不是真实的，它们是根据龙书的定义来假设的。 要了解实际成本，您必须检查目标体系结构的表。 请参阅SO维基以获取相应的链接。

因此，通过与上述引用相关的三个示例：

我们把指令的成本作为一个

因此，假设每条指令的成本为1 ！

涉及内存位置或常量的那些额外成本为1

所以例子1到3都有

• 1条指令+ 0 mem / const = 1
• 1条指令+ 1条记忆= 2条
• 1条指令+ 1条记忆+ 1条1条const = 3条

存储器地址和常数分别在指令的附加字中被编码在指令OpCode中，该指令延长了要获取的影响CPU Op / microOp处理的OpCode字节。

Answer 2

我没有得到第三个。 费用3怎么样？

• 1表示指令
• 1用于从下一个单词中获取常量100
• 1用于从R2 + 100获取值

对于上面类似的第三个例子，BLTZ * R3的成本，R0为3。 但这个成本是1.如何？

因为： 涉及寄存器的寻址模式没有额外的成本 。

我不明白上面引用文字中的粗体部分。

显然，这种架构的机器代码使用一个字来指定操作码和寄存器操作数，如果需要一个常量则使用另一个字。

例如， LD R1,*100(R2)需要2个字。 第一个指定操作（具有寄存器相对偏移的LD ）以及目标寄存器R1和基址寄存器R2 。 这些是字中的位域。 然后第二个字包含cpu知道要获取的100 ，因为第一个字中的操作码。

一些固定长度的体系结构将常量包装到第一个单词中，但显然它们只能具有有限的范围。 使用单独的单词允许全范围。

Answer 3

龙书中有一个错误列表 。 您所说的问题在我的书中的第515页，列表在第515页说明

指令的成本是两个，而不是三个

Answer 4

这本书是一个错误。

成本模型仅涉及指令长度

该长度对应于指令的字长

内存操作不会增加成本，例如LD R1, *R2成本为1，因为

涉及寄存器的寻址模式没有额外的成本

并且没有涉及的常量（偏移或文字内存地址）。

由于指令访问存储器，因此没有提及额外的成本。

这也解释了为什么BLTZ *R3, R0的成本是1：因为指令长度是一个字而寻址模式（ *R3 ）也不涉及常数。

Answer 5

相对而言，自龙书以来，情况发生了很大变化。 乘法从40个周期（int）下降到1/2个周期，从200-300个周期（浮动）到......好吧，我记不清了，但我认为不到10个。

然而，内存访问的成本已经超过了，因为处理器加速而内存与这些增加不匹配。 现在大量的优化工作是面向缓存行（确保具有相互位置的指令，如果可能的话，从单个缓存行中访问数据），并且因为您无法预测哪些内存访问将是缓存未命中，您可以不再容易从编译器中预测执行时间。