时间戳

首页 > 解决方案 > 关于否定 mips 中的符号整数？

assembly - 关于否定 mips 中的符号整数？

问题描述

我正在考虑如何否定 mips32 中的有符号整数。我的直觉是使用 2 的补码的定义，例如：（假设$s0是要否定的数字）

nor $t0, $s0, $s0   ; 1's complement
addiu $t0, $t0, 1   ; 2's = 1's + 1

然后我意识到它可以这样做：

sub $t0, $zero, $s0

所以......有什么区别？哪个更快？IIRC sub 将尝试检测溢出，但这会使速度变慢吗？最后，有没有其他方法可以做到这一点？

标签： assemblymipscpu-architecturemicro-optimizationmips32

解决方案

subu $t0, $zero, $s0是最好的方法，也是编译器所做的。

在任何给定的 MIPS 实现中，大多数简单的 ALU 指令（add/sub/and/nor）具有相同的性能。用 1 条简单指令而不是 2 条简单指令完成相同的工作是代码大小、延迟和吞吐量的胜利。

更少的指令并不总是更好，但是作为经典的 RISC ISA 的 MIPS 除了 mult / div / rem 之外没有很多“慢”指令。

sub而不是subu会在 上引发异常-INT_MIN，您避免addiu在 nor/add 版本中使用该异常。除非您特别希望有符号溢出引发异常，否则您应该始终使用和指令的u版本。C 编译器始终使用该版本。（在 C 中，有符号溢出是未定义的行为。这意味着它允许出错，但不需要出错，而且通常没有人想要这样。编译器希望能够优化和引入创建临时值的转换，这些临时值在 C 抽象中不存在机器，所以他们在这样做时必须避免出错。）subaddu

在 Godbolt 编译器资源管理器中， MIPS gcc5.4 -O3 编译

int neg(int x) { return -x; }

进入

neg(int):
    j       $31
    subu    $2,$0,$4        # in the branch delay slot

完全符合我们的预期。询问编译器通常是找到在 asm 中做事的有效方法的好方法。

IIRC sub 将尝试检测溢出，但这会使速度变慢吗？

不。据我所知，在无异常情况下，sub与 具有相同的性能。subu

CPU 针对常见情况进行了大量优化。在普通代码中很少发生异常，因此异常需要相当多的周期是可以的。因此，CPU 内核只需要在任何错误结果被写回寄存器文件或存储到缓存/内存之前检测到异常。在任何 MIPS 管道上，执行和回写之间至少有几个管道阶段。

在有符号溢出的情况下，ALU 可以在与结果相同的周期内产生溢出信号。（带有被大多数指令更新的“标志”寄存器的 ISA 作为指令正常操作的一部分add一直这样做：如果软件想要在 x86 或 ARM 上的有符号溢出上做一些特殊的事情，他们会使用条件分支在溢出标志上（x86 上的 OF，ARM 上的 V）。MIPS 的特殊之处在于，除了对有符号溢出进行异常处理之外，它很难做任何事情。）

推荐阅读