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一、标量整数优化
1.1 常量的具体化
使用lui/addiw将立即数加载至寄存器#xff0c;当立即数低12位的最高位为1时#xff0c…官网发表的文章地址RISC-V Optimization Guide B站有人做过解读视频这篇文章也是看视频时做的笔记视频地址
一、标量整数优化
1.1 常量的具体化
使用lui/addiw将立即数加载至寄存器当立即数低12位的最高位为1时需要特殊处理提前补值0x800。
具体的推导过程见https://zhuanlan.zhihu.com/p/374235855
1.2 有效使用x0寄存器
1将目标寄存器置0
正确做法如下
mv x10, x0
or
li x10, 0不要使用下面方法因为会有一个读寄存器x10额外的开销。
xor x10, x10, x10
and x10, x10, x0
andi x10, x10, 0
sub x10, x10, x102善于将x0作为指令的源操作数
x0可以折叠到任何指令中作为源操作数有些情况还可以用作目的操作数所以避免使用额外指令将0先加载到寄存器中。 下表列出了可以通过谨慎使用 x0 来消除临时寄存器的情况。
1.3 有效利用指令的立即数域
尽量将范围符合立即数域编码的常量编码到立即数域而不是通过额外的指令加载到寄存器再使用。
比如访问一个数组a0存放的是数组基地址8是offset。应该用
ld t0, 8(a0)而不是
addi a1, a0, 8
ld t0, (a1)这部分的扩展资料https://www.bilibili.com/video/BV1pN411H7Y3
1.4 善于利用常量池
对64bit的立即数常量使用常量池。如果该常量在程序中用到多次收益则会更大。
将一个64bit的数加载至寄存器
li a0, 0x123456789abcde1其背后的逻辑可能是要耗费32byte
lui a0,0x92
addiw a0,a0,-1493
slli a0,a0,0xc
addi a0,a0,965
slli a0,a0,0xd
addi a0,a0,-1347
slli a0,a0,0xc
addi a0,a0,-543如果我们使用常量池常量可以在16个字节中加载8个字节用于常量8个字节用于加载它所需的指令。
1:auipc a0, %pcrel_hi(large_constant)ld a0, %pcrel_lo(1b)(a0)
....section .rodata
.p2align 3
large_constant:.dword 0x123456789abcde11.5 使用典型的mov指令
使用汇编器 MV 助记符可转换为 ADDI rd, rs1, 0将值从一个寄存器复制到另一个寄存器。 例如使用
mv x10, x11优先于以下任何指令
or x10, x11, x0
ori x10, x11, 0
xor x10, x11, x0
xori x10, x11, 01.6 使用条件mov代替分支指令
处理器进行分支预测的代价是很高的一旦分支预测错误就需要清空流水线重新开始读取。通过把分支指令替换成条件move是编译器的常见优化实际上是将控制流的依赖转换成数据流的依赖。而这种转换通常会用到zicond 扩展也就是czero.eqz 和 czero.nez指令。
czero.eqz rd, rs1, rs2 // if rs20 then rdrs1 else rd0
czero.nez rd, rs1, rs2 // if rs2!0 then rdrs1 else rd0原始分支指令版本 beqz a0, 1fli a0, constant1j 2f
1:li a0, constant2
2:初步优化后的指令版本
li t2, constant1
li t3, (constant2 - constant1)
czero.nez t3, t3, a0
add a0, t3, t2如果能确定constant1在12bit范围还持续优化
li t3, (constant2 - constant1)
czero.nez t3, t3, a0
addi a0, t3, constant1如果没有zicond 扩展指令还可以使用seqz和逻辑组合来达成条件move
li t2, constant1
li t3, constant2
seqz t0, a0 // if a00 then t01 else t00
addi t0, t0, -1 // if t01 then t0置为全0 else t0置为全1
xor t1, t2, t3
and t1, t1, t0
xor a0, t1, t3 // if t1是全0 then resultt3 else resultt21.7 代码段的Padding
分支跳转的目标或者函数地址的起始能够Padding在一个Cache行的开头地址上对于整个跳转来说都是比较好的操作。所以在编译一个函数时会在其结束的时候进行Padding从而占满Cache行或者在函数的开头Padding让其位于Cache行的开头地址。
函数之间对齐padding使用0 illegal instruction函数内部对齐padding使用Nop或C.Nop因为在函数内部的执行频率高乱序执行情况下流水线在遇见非法指令后可能就不执行后续指令了而控制流如果传递到函数之间极有可能是程序出错了非法指令反而会帮助debug
1.8 将字符数组对齐到更大的对齐单位
如果CPU不支持快速非对齐访问那么在连续访问字符数组元素大小8bit时lw/sw指令从4字节边界访问ld/sd从8字节边界访问效率会高很多。
1.9 使用移位指令取出前导位和末尾位leading/trailing bits
如将x5的低12位取出
slli x6, x5, 20
srli x7, x6, 20而不是
lui x6, 1
addi x7, x6, -1
and x8, x7, x5二、标量浮点优化
2.1 与整数优化相似的部分
尽量使用尽可能短的代码序列实现同样的功能。加载立即数0的折叠。内存访问对齐。
2.2 高效控制舍入模式
为什么要舍入? 因为单精度浮点数只取23位尾数除去隐藏位而一些运算不可避免的得到的尾数会超过23位因此需要考虑舍入。
RISC-V的浮点计算舍入模式有两种静态模式和动态模式。
静态舍入模式浮点指令的编码中有3位作为舍入模式域RISC-V架构支持如下五种合法的舍入模式。除此之外如果舍入模式编码为101或者110 则为非法模式如果舍入模式编码111 则意味着使用动态舍入模式。 并不是所有的指令都有舍入模式根据指令编码格式以下的指令存在舍入模式的浮点运算指令fadd fsub fmul fdiv fsqrt
浮点乘加指令fmadd fmsub fnmadd fnmsub
浮点转换指令fcvt.w.s fcvt.s.w fcvt.uw.s fcvt.s.uw动态舍入模式如果使用动态舍入模式则使用fcsr寄存器中的舍入模式域。fcsr 寄存器包含舍入模式域。不同的舍入模式编码同样如上图所示仅支持五种合法的舍入模式。如果 fcsr 寄存器中的舍入模式域指定为非法的舍入模式则后续浮点指令会产生非法指令异常。
浮点优化尽可能使用静态模式:
fadd.s f10, f10, f11, rtz而不是通过csr读写指令来设置FPCSR.FRM
csrrwi t0, frm, 1 ; 1 rtz
fadd.s f10, f10, f11
fsrm t0三、向量优化
3.1 保留v0寄存器作为mask register来使用
