以下汇编命令有什么好处吗？答案

【问题标题】：Is there some benefit in the following assembly commands?以下汇编命令有什么好处吗？
【发布时间】：2013-08-12 17:09:06
【问题描述】：

在我们系统的编程课程中，我们学习的是汇编语言。在大多数示例程序中，我们的教授。已在课堂上展示；他正在使用：

XOR CX, CX

而不是

MOV CX, 0

或

OR AX, AX
JNE SOME_LABEL

而不是

CMP AX, 0
JNE SOME_LABEL

或

AND AL, 0FH        ; To convert input ASCII value to numeral
; The value in AL has already been checked to lie b/w '0' and '9'

而不是

SUB AL, '0'

我的问题如下，当使用AND/OR 或XOR 而不是替代（易于理解/阅读）方法时，是否有某种更好的性能？

由于这些程序通常在理论课时向我们展示，因此大多数班级无法实际口头评估它们。为什么要花 40 分钟的时间来解释这些琐碎的陈述？

【问题讨论】：

指令可能更短，并且它们不会产生空字节。
...还有一些特殊的优化，比如识别xor eax,eax的寄存器重命名

标签： assembly x86 masm x86-16

【解决方案1】：

XOR CX, CX  ;0x31 0xC9

仅使用两个字节：操作码0x31 和存储源和目标寄存器的 ModR/M 字节（在这种情况下，这两个是相同的）。

MOV CX, 0  ;0xB8 0x08 0x00 0x00

需要更多字节：操作码0xB8，ModR/M 用于目的地（在本例中为 CX）和两个字节立即填充零。从时钟的角度来看没有区别（两者都只占用一个时钟），但mov 需要 4 个字节，而 xor 只使用两个。

OR AX, AX  ;0x0A 0xC0

再次只使用操作码字节和 ModRM 字节，而

CMP AX, 0  ;0x3D 0x00 0x00 <-- but usually 0x3B ModRM 0x00 0x00

使用三个或四个字节。在这种情况下，它使用三个字节（操作码0x3D，字立即数表示零），因为 x86 对累加器寄存器的某些操作具有特殊的操作码，但通常它会使用四个字节（操作码，ModR/M，字立即数）。在谈论 CPU 时钟时也是如此。

执行时处理器没有区别

AND AL, 0x0F  ;0x24 0x0F  <-- again special opcode for Accumulator

和

SUB AL, '0'  ;0x2D 0x30 0x00  <-- again special opcode for Accumulator

（只有一个字节的差异），但是当你减去 ASCII 零时，你不能确定在累加器中不会有大于 9 的值。同样anding将OF和CF设置为零，而sub根据结果设置它们ANDing可以更安全，但我个人认为这种用法取决于上下文。

【讨论】：

【解决方案2】：

除了其他答案中提到的代码大小节省之外，我想我还要提一些您可以在Intel's optimization manual 和Agner Fog's x86 optimization guide 中了解更多信息的内容：

XOR REG,REG 和 SUB REG,REG（REG 对两个操作数相同）被现代 x86 处理器识别为依赖性破坏者；这意味着它们还有助于打破对先前寄存器/标志值的错误依赖。请注意，如果您清除 8 位或 16 位寄存器，这不一定适用，但如果您清除 32 位寄存器，则适用。

OR AX, AX
JNE SOME_LABEL

我相信首选指令是TEST AX,AX。 TEST 可以与现代 x86 处理器上的任何条件跳转（基本上在解码之前与跳转指令组合成一条指令）进行宏融合。 CMP 只能与无符号条件跳转融合，至少在 Nehalem 架构之前是这样。同样，我不确定 16 位操作数是否属于这种情况。

【讨论】：

mov 也打破了对寄存器先前值的依赖关系。它只在xor 等情况下被提及，因为在一般情况下，输出确实取决于先前的值，因此需要特殊支持才能识别这种情况。 movzx、movd 等等 dest reg 的其余部分全部为零，从而中断 dep 链。（相对于pinsrw 或movlhps。）

【解决方案3】：

一个重要的区别是它们是否会影响 CPU 操作标志。当您使用xor、or 等逻辑操作时，操作标志会受到影响。所以：

XOR  CX, CX

不仅将CX 归零，而且，例如，CPU 的归零标志将被设置。 mov 指令不影响标志。所以：

MOV  CX, 0

例如，不会设置零标志。

【讨论】：

在xor 使用后何时需要 ZF？
@user35443，如果您在代码中的多个位置检查标志，则可能需要它。所以检查发生的地方可能不知道之前影响标志的指令是xor。

【解决方案4】：

除了前面提到的指令调度，哪个指令更快也可能取决于实际执行的指令序列。

看似无辜的指令却产生了巨大的影响，请参见 this paper 第 8 页，作者是 GMP 的 Torbjörn Granlund。在页面右上角的示例三中，一个非常快速的除法循环以“nop”指令开始。根据同一页上的脚注 4，没有 nop 指令会导致循环执行慢 1 个时钟周期。 Granlund 建议通过在循环中放置其他 nop 来进行试验，以实现进一步的加速。

我最初的直觉反应是更多的指示 = 更多的时间。然而，指令调度和执行显然比从手册中收集到的要多得多。

【讨论】：

这可能更适合复杂/简单解码器的后续指令。 Core2 早于循环缓存 (Nehalem) 和 uop 缓存 (Sandybridge)，因此即使是短循环，解码器吞吐量也是一个因素。

【解决方案5】：

XOR 运算比 MOV 更快，因为它是按位运算，所有按位运算都由 CPU 执行。

【讨论】：

嗯？为什么要使用移位器来实现异或？
我是按位写的，不好意思
这不是真的。 mov reg, imm 和 xor reg, reg 都只占用一个时钟。