Microarchitecture: Zero (one) idioms & Mov Elimination

微架构的关系¶

寄存器重命名是乱序执行Tomasulo算法的一部分

寄存器重命名可以实现: 1. 部分mov消除 2. NOPs 3. zero (one) idioms 对于这些指令，无序发射到scheduler。可以直接在reorder buffer写入结果。

Zero (one) idioms 是不管原寄存器src值是什么，结果/目的寄存器dst一直/一定是0 (1)的一类指令。比如：XOR一个寄存器和自己。

xor eax, eax
dec edi
jnz .loop

由于第一条指令是Zero idioms；后两条指令可以macro-fusion。

所以各部分平均执行次数为

指令个数	UOPS_ISSUED	UOPS_EXECUTED	UOPS_RETIRED
3	2	1	2

有些架构可能不支持srcImm0-dstReg的指令的Zero idioms

mov eax, 0

1. 由于是在寄存器重命名阶段(Rename)时实现的 1. 所以不需要发射到port执行单元执行，占用硬件资源。也没有延迟 2. 但是需要划分前面部分的decode的带宽，和ROB(reorder buffer)的资源

add eax,4
mov ebx,eax ; //寄存器重命名，ebx指向eax即可
sub ebx,ecx
dec edi
jnz .loop

由于第二条指令是mov Elimination；后两条指令可以macro-fusion。

所以各部分平均执行次数为

指令个数	UOPS_ISSUED	UOPS_EXECUTED	UOPS_RETIRED
5	4	3	4

mov eax, 1 ; will be eliminated?
mov eax, 2 
dec edi
jnz .loop

第一个mov被覆盖了。这是属于编译器的工作。CPU做不到这点(即使做得到，为了实现这点设计的硬件开销也会很大，不值得)

一般和0的立即数作用有关

xor eax, eax 
sub ebx, eax ; will be eliminated? (eax is always 0)

第二条指令在IvyBridge也不会消除。这同样是编译器的工作

但是llvm-mca通过ZeroRegister的实现，可以消除。

类似的还有

mov eax, 0
mov ebx, 0
cmp eax, ebx ; eax and ebx are always equal

一般也不会消除。这同样是编译器的工作

暂无

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https://randomascii.wordpress.com/2012/12/29/the-surprising-subtleties-of-zeroing-a-register/

https://easyperf.net/blog/2018/04/22/What-optimizations-you-can-expect-from-CPU

https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/%E5%AF%84%E5%AD%98%E5%99%A8%E9%87%8D%E5%91%BD%E5%90%8D