“ ตัวแทน; นพ;” ค่าเฉลี่ยในการประกอบ x86? เหมือนกับคำสั่ง "หยุดชั่วคราว" หรือไม่

• อะไรrep; nopหมายถึง?
• เหมือนกับการpauseเรียนการสอนหรือไม่?
• มันเหมือนกับrep nop(ไม่มีอัฒภาค) หรือไม่?
• nopคำสั่งง่ายๆแตกต่างกันอย่างไร?
• มันทำงานแตกต่างกันในโปรเซสเซอร์ AMD และ Intel หรือไม่?
• (โบนัส) เอกสารอย่างเป็นทางการสำหรับคำแนะนำเหล่านี้อยู่ที่ไหน?

แรงจูงใจสำหรับคำถามนี้

หลังจากการสนทนาในความคิดเห็นของคำถามอื่นฉันตระหนักว่าฉันไม่รู้ว่าrep; nop;หมายความว่าอย่างไรในการประกอบ x86 (หรือ x86-64) และฉันไม่พบคำอธิบายที่ดีในเว็บ

ฉันรู้ว่านั่นrepคือคำนำหน้าซึ่งหมายถึง"ทำซ้ำคำสั่งcxครั้งต่อไป" (หรืออย่างน้อยก็คือในแอสเซมบลี x86 16 บิตเก่า) ตามนี้ตารางสรุปที่วิกิพีเดียดูเหมือนว่าrepสามารถนำมาใช้เฉพาะกับmovs, stos, cmps, lods, scas( แต่บางทีข้อ จำกัด นี้จะถูกลบออกในโปรเซสเซอร์ใหม่กว่า) ดังนั้นฉันคิดว่าrep nop(ไม่ลำไส้ใหญ่กึ่ง) จะทำซ้ำnopการดำเนินการcxครั้ง

อย่างไรก็ตามหลังจากค้นหาเพิ่มเติมฉันก็ยิ่งสับสน ดูเหมือนว่าrep; nopและpause แมปกับ opcode เดียวกันและpauseมีพฤติกรรมที่แตกต่างจากเพียงnopเล็กน้อย จดหมายเก่าบางฉบับจากปี 2548กล่าวถึงสิ่งที่แตกต่างกัน:

• “ พยายามอย่าเผาผลาญพลังงานมากเกินไป”
• "เทียบเท่ากับ 'nop' เพียงแค่เข้ารหัส 2 ไบต์"
• "มันคือเวทย์มนตร์บน intel มันเหมือนกับ 'nop แต่ปล่อยให้พี่น้อง HT คนอื่นวิ่ง'"
• "มันหยุดชั่วคราวบน intel และการขยายอย่างรวดเร็วบน Athlon"

ด้วยความคิดเห็นที่แตกต่างกันเหล่านี้ฉันไม่เข้าใจความหมายที่ถูกต้อง

มันถูกใช้ในเคอร์เนลลินุกซ์ (ทั้งบนi386และx86_64 ) พร้อมกับความคิดเห็นนี้: /* REP NOP (PAUSE) is a good thing to insert into busy-wait loops. */มันยังถูกใช้ใน BeRTOSด้วยความคิดเห็นเดียวกัน

rep; nopแน่นอนเหมือนกับpauseคำสั่ง (opcode F390) อาจใช้สำหรับแอสเซมเบลอร์ที่ยังไม่รองรับpauseคำสั่ง ในโปรเซสเซอร์รุ่นก่อนหน้านี้ไม่ได้ทำอะไรเลยเช่นเดียวกับnopแต่เป็นสองไบต์ สำหรับโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ที่รองรับไฮเปอร์เธรดจะใช้เป็นคำใบ้ให้โปรเซสเซอร์ทราบว่าคุณกำลังเรียกใช้งานสปินลูปเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ จากข้อมูลอ้างอิงคำแนะนำของ Intel :

ปรับปรุงประสิทธิภาพของการหมุนวนรอ เมื่อดำเนินการ "spin-wait loop" โปรเซสเซอร์ Pentium 4 หรือ Intel Xeon จะได้รับโทษด้านประสิทธิภาพอย่างรุนแรงเมื่อออกจากลูปเนื่องจากตรวจพบการละเมิดลำดับหน่วยความจำที่อาจเกิดขึ้น คำสั่ง PAUSE ให้คำแนะนำแก่โปรเซสเซอร์ว่าลำดับรหัสเป็นวงรอบหมุนรอ โปรเซสเซอร์ใช้คำใบ้นี้เพื่อหลีกเลี่ยงการละเมิดคำสั่งหน่วยความจำในสถานการณ์ส่วนใหญ่ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ได้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้ขอแนะนำให้วางคำสั่ง PAUSE ไว้ในลูปรอหมุนทั้งหมด

rep nop= F3 90 = การเข้ารหัสสำหรับเช่นเดียวกับวิธีการที่จะถอดรหัสบนซีพียูรุ่นเก่าที่ไม่สนับสนุนpausepause

คำนำหน้า (นอกเหนือจากlock) ที่ไม่ใช้กับคำสั่งจะถูกละเว้นในทางปฏิบัติโดย CPU ที่มีอยู่

เอกสารระบุว่าการใช้repพร้อมคำแนะนำที่ใช้ไม่ได้คือ"สงวนไว้และอาจทำให้เกิดพฤติกรรมที่คาดเดาไม่ได้" เนื่องจากซีพียูในอนาคตอาจรับรู้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของคำสั่งใหม่ เมื่อพวกเขาสร้างการเข้ารหัสคำสั่งใหม่โดยใช้f3 xxแล้วพวกเขาจะจัดทำเอกสารว่ามันทำงานบน CPU รุ่นเก่าอย่างไร (ใช่พื้นที่ opcode x86 มี จำกัด มากจนทำเรื่องบ้าๆแบบนี้และใช่มันทำให้ตัวถอดรหัสซับซ้อน)

ในกรณีนี้ก็หมายความว่าคุณสามารถใช้pauseใน spinloops โดยไม่ทำลาย compat ซีพียูเก่าที่ไม่ทราบเกี่ยวกับpauseจะถอดรหัสเป็น NOP กับทำอันตรายไม่เป็นประกันโดยคู่มือของ Intel ISA เตะรายการสำหรับ pauseสำหรับซีพียูรุ่นใหม่คุณจะได้รับประโยชน์จากการประหยัดพลังงาน / เป็นมิตรกับ HT และหลีกเลี่ยงการคาดเดาที่ผิดพลาดในการจัดลำดับหน่วยความจำเมื่อหน่วยความจำที่คุณกำลังหมุนเปลี่ยนไปและคุณออกจากวงหมุน

ลิงก์ไปยังคู่มือของ Intel และสิ่งดีๆอีกมากมายในหน้าข้อมูลวิกิแท็ก x86

อีกกรณีหนึ่งของความหมายrepคำนำหน้ากลายเป็นคำแนะนำใหม่บนซีพียูใหม่ เป็นlzcnt F3 0F BD /rบน CPU ที่ไม่รองรับคำสั่งนั้น (ไม่มีแฟล็กคุณลักษณะ LZCNT ใน CPUID) จะถอดรหัสเป็นrep bsrซึ่งทำงานเหมือนกับbsrไฟล์. ดังนั้นในซีพียูรุ่นเก่าจะสร้าง32 - expected_resultและไม่ได้กำหนดเมื่ออินพุตเป็นศูนย์

แต่tzcntและbsfทำสิ่งเดียวกันกับอินพุตที่ไม่ใช่ศูนย์ดังนั้นคอมไพเลอร์สามารถและใช้งานtzcntได้แม้ว่าจะไม่รับประกันว่า CPU เป้าหมายจะเรียกใช้เป็นtzcnt. ซีพียู AMD มีเร็วtzcntช้าbsfและใน Intel ก็เร็วทั้งคู่ ตราบเท่าที่มันไม่สำคัญสำหรับความถูกต้อง (คุณไม่ได้อาศัยการตั้งค่าสถานะหรือปล่อยให้พฤติกรรมที่ไม่ได้แก้ไขปลายทางในกรณีอินพุต = 0) การถอดรหัสเช่นเดียวtzcntกับซีพียูที่รองรับจะเป็นประโยชน์

กรณีหนึ่งของrepคำนำหน้าไร้ความหมายซึ่งอาจจะไม่มีวันถอดรหัสแตกต่างกัน: rep retถูกใช้โดยค่าเริ่มต้นโดย gcc เมื่อกำหนดเป้าหมายซีพียู "ทั่วไป" (เช่นไม่กำหนดเป้าหมาย CPU เฉพาะที่มี-marchหรือ-mtuneและไม่กำหนดเป้าหมายไปที่ AMD K8 หรือ K10) จะเป็นเวลาหลายสิบปีก่อนใคร สามารถสร้าง CPU ที่ถอดรหัสrep retเป็นอย่างอื่นได้retเนื่องจากมีอยู่ในไบนารีส่วนใหญ่ใน Linux distros ส่วนใหญ่ ดู ว่า "rep ret" หมายความว่าอย่างไร