linux编程的108种奇淫巧计-11(乱序)

关于下面两段代码的解释：

引自水木Maling：

"写虽然是16bytes/cycle但那是througput 也就是说我们需要尽可能使每个cycle有一个写操作进入write buffer after allocation stage从而保证 16bytes/cycle. 上面的代码palignr 在前端阻挡（从读取到译码阶段）了写操作尽快的进入decode以及allocatoin stage 所以每个循环会比下面的代码多出 2~3个cycle"，该帖子全部内容参见最后的参考阅读。

我将Maling的代码做了一个实现，但由于我试验机不支持SSE3指令，在运行palignr指令会出非法操作，dmesg给出：trap invalid opcode rip:4004cc rsp:7fff74e5b728 error:0，这样的错误，因此改成了三段指令拼的方法。

理解这段代码的功能并不复杂，但为什么快的原因，就是Maling说的那几条，我们可以看出在乱序后性能的提升，这是一个很好的例子，我把它引在了我的系列中，代码和原理来自Maling，我只是包装了下实现，便于大家实际运行，并体验。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
asm(" .text ");
asm(" .type shl_7, @function ");
asm("shl_7: push %rbp ");
asm(" mov %rsp,%rbp ");
asm("loop: sub $0x80, %rdx ");
asm(" movaps -0x07(%rsi), %xmm1 ");
asm(" movaps 0x09(%rsi), %xmm2 ");
asm(" movaps 0x19(%rsi), %xmm3 ");
asm(" movaps 0x29(%rsi), %xmm4 ");
asm(" movaps 0x39(%rsi), %xmm5 ");
asm(" movaps 0x49(%rsi), %xmm6 ");
asm(" movaps 0x59(%rsi), %xmm7 ");
asm(" movaps 0x69(%rsi), %xmm8 ");
asm(" movaps 0x79(%rsi), %xmm9 ");
asm(" lea 0x80(%rsi), %rsi ");
asm(" psrldq $7, %xmm8 ");
asm(" pslldq $9, %xmm9 ");
asm(" por %xmm8, %xmm9 ");

asm(" psrldq $7, %xmm7 ");
asm(" pslldq $9, %xmm8 ");
asm(" por %xmm7, %xmm8 ");

asm(" psrldq $7, %xmm6 ");
asm(" pslldq $9, %xmm7 ");
asm(" por %xmm6, %xmm7 ");

asm(" psrldq $7, %xmm5 ");
asm(" pslldq $9, %xmm6 ");
asm(" por %xmm5, %xmm6 ");

asm(" psrldq $7, %xmm4 ");
asm(" pslldq $9, %xmm5 ");
asm(" por %xmm4, %xmm5 ");

asm(" psrldq $7, %xmm3 ");
asm(" pslldq $9, %xmm4 ");
asm(" por %xmm3, %xmm4 ");

asm(" psrldq $7, %xmm2 ");
asm(" pslldq $9, %xmm3 ");
asm(" por %xmm2, %xmm3 ");


asm(" psrldq $7, %xmm1 ");
asm(" pslldq $9, %xmm2 ");
asm(" por %xmm1, %xmm2 ");

asm(" movaps %xmm9, 0x70(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm8, 0x60(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm7, 0x50(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm6, 0x40(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm5, 0x30(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm4, 0x20(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm3, 0x10(%rdi) ");
asm(" movaps %xmm2, 0x0(%rdi) ");
asm(" leaveq ");
asm(" retq ");

asm(" .text ");
asm(" .type shl_7_f, @function ");
asm("shl_7_f: push %rbp ");
asm(" mov %rsp,%rbp ");
asm("loop_f: sub $0x80, %rdx ");
asm(" movaps -0x07(%rsi), %xmm1 ");
asm(" movaps 0x09(%rsi), %xmm2 ");
asm(" movaps 0x19(%rsi), %xmm3 ");
asm(" movaps 0x29(%rsi), %xmm4 ");
asm(" movaps 0x39(%rsi), %xmm5 ");
asm(" movaps 0x49(%rsi), %xmm6 ");
asm(" movaps 0x59(%rsi), %xmm7 ");
asm(" movaps 0x69(%rsi), %xmm8 ");
asm(" movaps 0x79(%rsi), %xmm9 ");
asm(" lea 0x80(%rsi), %rsi ");
asm(" psrldq $7, %xmm8 ");
asm(" pslldq $9, %xmm9 ");
asm(" por %xmm8, %xmm9 ");
asm(" movaps %xmm9, 0x70(%rdi) ");

asm(" psrldq $7, %xmm7 ");
asm(" pslldq $9, %xmm8 ");
asm(" por %xmm7, %xmm8 ");
asm(" movaps %xmm8, 0x60(%rdi) ");

asm(" psrldq $7, %xmm6 ");
asm(" pslldq $9, %xmm7 ");
asm(" por %xmm6, %xmm7 ");
asm(" movaps %xmm7, 0x50(%rdi) ");


asm(" psrldq $7, %xmm5 ");
asm(" pslldq $9, %xmm6 ");
asm(" por %xmm5, %xmm6 ");
asm(" movaps %xmm6, 0x40(%rdi) ");

asm(" psrldq $7, %xmm4 ");
asm(" pslldq $9, %xmm5 ");
asm(" por %xmm4, %xmm5 ");
asm(" movaps %xmm5, 0x30(%rdi) ");

asm(" psrldq $7, %xmm3 ");
asm(" pslldq $9, %xmm4 ");
asm(" por %xmm3, %xmm4 ");
asm(" movaps %xmm4, 0x20(%rdi) ");

asm(" psrldq $7, %xmm2 ");
asm(" pslldq $9, %xmm3 ");
asm(" por %xmm2, %xmm3 ");
asm(" movaps %xmm3, 0x10(%rdi) ");

asm(" psrldq $7, %xmm1 ");
asm(" pslldq $9, %xmm2 ");
asm(" por %xmm1, %xmm2 ");
asm(" movaps %xmm2, 0x0(%rdi) ");

asm(" leaveq ");
asm(" retq ");

int main(void)
{
uint8_t * src = (uint8_t*)malloc(sizeof(uint8_t)*(128+7));
uint8_t * des = (uint8_t*)malloc(sizeof(uint8_t)*128);
int i = 0;
for(;i<128;++i)
{
src[i] = 0xFF;
}
src[0] = 0x0;
src[1]=0x1;
src[2]=0x2;
src[7]=0x7;
src[8]=0x8;
src+=7;
/*shl_7(des,src);
i = 0;
for(;i<128;++i)
{
printf("%d\n",des[i]);
}
i = 0;*/
for(;i<100000000;++i)
{

#ifdef SLOW
shl_7(des,src);

#endif

#ifdef FAST
shl_7_f(des,src);

#endif
}

return 0;
}

参见：

（1）http://www.newsmth.net/bbscon.php?bid=272&id=47206