测试准备：指令选取

    由于测试的主要目的是内存子系统的性能，所以这里主要关心这些操作：（1）读；（2）写；（3）复制。对X86指令集，对应这3种操作的指令都有。不过在多媒体程序中，简单复制的应用是很少的，在这里不予考虑，这里的复制指“读＋写”。而读和写是基本操作，可以由一条指令完成。不过在编写测试函数前，必须要确定选择何种基本指令来进行测试。指令的选取必须考虑到：（1）可以对某个大小范围内的内存进行操作；（2）操作的顺序有多种；（3）所操作的内存是动态分配的；（4）每个内存单元可能要操作多次；（5）在不同的CPU上应该都可以达到最好的性能。当然这些特性不可能都满足，这里讨论指令选取的目的只是为了尽可能满足这些要求。

    由于X86指令的复杂性，读指令和写指令的选择也很多。首先是寻址方式的选择。最简单的是直接寻址，这通常对应于访问全局变量，而这里的内存是动态分配的，所以用在这里不适合，实现起来也很困难。除直接寻址外，有间接寻址和SIB（Scale-Index-Base：基址加比例变址）寻址两种。可用的格式如下表：

其中的xx表示一个常数偏移，y表示一个大于1的比例因子，可以取2、4、8。理论上，Intel的PIII系列和AMD的Athlon都有地址运算单元，应该对寻址模式的选择不敏感。而Intel的P4系列没有地址运算单元，其地址运算要由ALU的运算组合完成，所以在P4上可能简单的寻址方式会得到更高的测试值，特别是类型（3）的寻址方式会很慢，因为P4的移位单元延迟异常大（4周期：相对于加、减等简单运算的0.5周期，可以称作是天文数字了）。另外，PIII系列还有一个专门运算内存写操作（Store Address）的地址的单元很令人迷惑，不知道究竟是干什么的。而且，PIII系列还要把写指令分解成2个uOP，又是令人迷惑的设置。但可以肯定的是，在PIII上写操作将会有一系列的问题，并且测试结果会对寻址方式敏感。这些都将在后面的测试数据中反映出来。

    所有上面的差异导致选择一个合适的寻址方式变得很困难。在这种情况下，我们只好把所有的寻址方式都实现（在无法作出决定的情况下，就不作决定）。在测试程序中将会有不同寻址方式之间的比较测试。而缺省情况下，对性能参数的测试将采用类型（1）。一般来说，较简单的寻址方式性能会好一些。

    还有一个问题是上面的表格中每种类型都列了2个不同的指令，（A）是无常数偏移的，（B）是有常数偏移的。为何需要2种格式以及如何使用这2种格式将在以后介绍。

    除了寻址方式，指令本身也需要讨论。一般来说，读和写总是用mov指令，如果不用串操作指令，复制也只能用mov的组合。但X86系列CPU中还有一些特别的地方：MMX和SSE。相对于ALU的32位寄存器，MMX是64位，SSE是128位，且各自的寄存器组是独立的。所以在测试中将同时考虑这些单元的操作。数据传输指令的对应关系如下：

    由于SSE没有整数传输指令，而很多CPU又只有SSE指令，所以在只有SSE指令的CPU中，用浮点传输指令代替整数传输指令进行测试。但其效果肯定有差别，所以其测试值仅可作为参考。

    在测试中将考虑上面所有这些数据传输指令（其中32位和64位是必做的，而128位是可选的）。将这些数据传输指令和前面的寻址方式结合，就可以得出我们测试中要采用的指令。可以看出，这个组合是非常庞大的，再加上以前讨论过的循环展开，其函数数目完全是一个天文数字，不可能通过手工书写汇编源代码完成。在测试程序中，这里讨论过的指令及其寻址方式将由程序组合成完整的机器指令，再按适当的循环展开次数复制多份，并与开头和结束的辅助代码结合成适当的测试函数，最后被定位到指定的内存偏移上。整个过程的细节以后将更详细地讨论。

Powered by FirstCloudIT.com, a division of DriveHQ, the leading Cloud IT and Cloud Surveillance Service provider since 2003.