如果处理器支持乱序执行，那么优化数据危害是否有意义？

Question

程序员是否仍有可能为支持完整out-of-order executionn 的处理器优化数据危害？

Answer 1

能够乱序执行的处理器不一定能够消除任何数据危害。乱序执行实现可能不包括寄存器重命名，因此 WAW 和 WAR 危险将导致管道停顿。

但是，大多数现代 OoOE 处理器都实现了寄存器重命名，从而消除了 WAW 和 WAR 危害，但没有消除 RAW 危害。如果浮点除法指令后跟一系列需要除法结果的指令，则流水线可能会停顿很长时间。另一个示例是分支指令依赖于导致页面错误的加载指令。无论该分支的预测是否正确，重新排序缓冲区都可能变满或几乎满，可能导致停顿。如果分支被错误预测，惩罚会高得多。所以您通常不必担心注册 WAW 和 WAR 危害，但 RAW 危害很重要。

有一些技术可用于减少 RAW 危害的影响：

• SIMD 指令可用于完全重叠多个数据元素的 WAR 依赖项的延迟。
• 融合包含相互独立的依赖链的循环，以便这些链可以在超标量 CPU 中并行执行。这提高了可用执行单元的利用率。
• 使用延迟较低的指令。例如，可以用左移指令替换乘以 2 的幂的指令。

通常，优化编译器能够执行这些优化，尽管它可能仍会产生次优的机器代码。

内存依赖也很重要。特别是，如果由于某些结构限制而无法将存储结果转发给加载，则内存 RAW 依赖项将受到惩罚。内存 WAW 和 WAR 危害没有惩罚，因为大多数处理器按程序顺序退出指令。也就是说，在 x86 等具有强大内存排序模型的架构中，通常所有存储都必须按程序顺序执行，而与 WAW 依赖关系无关。

还有许多其他可能的性能问题。您可以参考您正在开发的处理器和/或架构的优化指南。