编译期重排序
编译期重排序的典型就是通过调整指令顺序,在不改变程序语义的前提下,尽可能减少寄存器的读取、存储次数,充分复用寄存器的存储值。
假设第一条指令计算一个值赋给变量A并存放在寄存器中,第二条指令与A无关但需要占用寄存器(假设它将占用A所在的那个寄存器),第三条指令使用A的值且与第二条指令无关。那么如果按照顺序一致性模型,A在第一条指令执行过后被放入寄存器,在第二条指令执行时A不再存在,第三条指令执行时A重新被读入寄存器,而这个过程中,A的值没有发生变化。通常编译器都会交换第二和第三条指令的位置,这样第一条指令结束时A存在于寄存器中,接下来可以直接从寄存器中读取A的值,降低了重复读取的开销。
重排序对于流水线的意义
现代CPU几乎都采用流水线机制加快指令的处理速度,一般来说,一条指令需要若干个CPU时钟周期处理,而通过流水线并行执行,可以在同等的时钟周期内执行若干条指令,具体做法简单地说就是把指令分为不同的执行周期,例如读取、寻址、解析、执行等步骤,并放在不同的元件中处理,同时在执行单元EU中,功能单元被分为不同的元件,例如加法元件、乘法元件、加载元件、存储元件等,可以进一步实现不同的计算并行执行。
流水线架构决定了指令应该被并行执行,而不是在顺序化模型中所认为的那样。重排序有利于充分使用流水线,进而达到超标量的效果。
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