MIPS bne beq 计算机组织与设计

Question

所以，我会引用我的教科书（计算机组织与设计），然后我会问我的问题：

将 if-then-else 编译成条件分支

在以下代码段中，f、g、j、i 和 j 是变量。如果 f 到 j 五个变量对应于 $s0 到 $s4 五个寄存器，那么这个 C if 语句的编译 MIPS 代码是什么？

如果 (i == j) f = g + h;否则 f = g - h;

图 2.9 是 MIPS 代码应该做什么的流程图。第一个表达式比较相等，因此如果寄存器是相等指令（beq），我们似乎想要分支。 一般来说，如果我们测试相反的条件来分支执行 if 的后续 then 部分的代码（标签 Else 在下面定义），代码会更有效，因此我们使用分支 if 寄存器不等于指令（bne）：

bne $s3, $s4, Else # 如果 i ≠ j 则转到 Else

我已经搜索了一段时间，但我找不到为什么 bne 会比 beq 更有效。 （但我确实发现有时推荐使用 bne，因为它使代码更易于理解，因为条件成立时要执行的语句就在 bne 语句的正下方。）

因此，如果总体上它不会更有效，那么在这个特定的练习中它仍然可以更有效。我已经考虑过这一点，并且我假设跳转指令会花费时间，因此我们希望最大限度地减少所需的跳转量。这意味着，当我们期望条件成立时，我们应该使用 bne，而当我们期望条件不成立时，我们应该使用 beq。

现在，如果我们测试 $s3 是否等于 $s4，当我们没有关于这些寄存器内容的任何信息时，假设它们可能相等是不合理的；相反，更有可能它们不相等，这应该导致使用 beq 而不是 bne。

所以，总结一下：教科书说 bne 比 beq 更有效，无论是在一般情况下还是在这个例子中都不清楚，但无论哪种情况我都不明白为什么。

Answer 1

另一个原因是简单的branch predictors 通常假设不采用前向分支而采用后向分支。这个假设为简单循环提供了更好的性能。

Answer 2

效率并非来自 bne 与 beq 的机器代码的直接比较。文本描述了通过编码来优化整体性能以缩短最常见的代码路径。

如果您假设值更可能不相等，则使用 bne 时只需要处理一条指令，如果您使用 beq，则必须在失败时执行额外的跳转。

最短的路径是通过比较，失败而不是跳转。

来自http://www.cs.gmu.edu/~setia/cs365-S02/class3.pdf：

不常见的分支案例

beq 18 美元，19 美元，L1

• 其他处理

• jmp

替换为

18 美元，19 美元，L2

• 成功处理

• 结束

L2：

快速处理常见情况 - 大多数分支的一条指令

重新阅读您的问题，我认为症结在于这个假设：

"现在如果我们测试 $s3 是否等于 $s4，当我们没有信息时 无论这些寄存器的内容如何，​​都是不合理的 假设他们可能是平等的；相反，更多的是 可能它们不相等，这应该导致使用 beq 而不是 bne。”

这似乎是一种混淆，我们需要找到一些证据或理由来确定哪种可能性更大，寄存器相等或不相等。

在这种情况下，我们正在检查 if-then-else。我断言我们期望 if 测试通过，这就是 twalberg 描述的心理学。寄存器不太可能包含随机值，因为它们包含程序员期望的数据 - 先前操作的结果。