用一条汇编语言指令代替两条指令答案

【问题标题】：Replacing two instructions with one instruction in assembly language用一条汇编语言指令代替两条指令
【发布时间】：2018-01-31 08:51:21
【问题描述】：

这是一个程序中给出的许多指令的表格。第一列表示指令本身，第二列表示程序中任何指令的权重百分比，第三列表示任何给定指令的 CPI（每条指令的周期数）。

现在，我想用一条指令 madd 替换 add 和 mult。

madd 接受三个输入，将前两个输入相乘并将结果添加到第三个输入。这种方式 madd 指令同时执行乘法和加法。

add 和 mult 目前的权重均为 40%。所以问题是当我用 madd 替换 mult 和 add 时，新的 madd 指令的权重是多少?

【问题讨论】：

你觉得会是什么？到目前为止你做了什么来解决它？
这是作业吗？
@user28434 这是一个问题的子部分。我被困在这里了。
@Colin__s 我将 10% 的 add 和 10% 的 mult 结合在一起。这将剩下 20% 的 add 留给我们。因此，在 result 中，我们将有 10% 的 madd 指令，剩下 20% 的 add 指令。所以总的来说，我们之前有 40% 的 add 和 mult 指令组合在一起。现在，我们有 10% 的 madd 加上 20% 的 add 指令。
这里需要做一个假设：即10%的ADD指令会使用MULT的输出作为一个来源。鉴于该假设，您前进的方向是正确的。还要记得在新形成的 MADD 指令中修改 CPI。

【解决方案1】：

add 和 mult 的当前权重均为 40%。所以问题是当我替换 mult 并用 madd 添加新 madd 的重量是多少指令？

如果程序在一个地方包含加法（消耗 30% 的 CPU 时间），而在完全不同的地方包含与加法无关的乘法（消耗 10% 的 CPU 时间）；那么用“乘加”指令替换任何东西可能是完全不可能的。

如果程序由一次加法（本身消耗 30% 的 CPU 时间）和 1000 次乘法（每次消耗 0.01% 的 CPU 时间）组成，那么对于“最佳情况”，您只能替换一次加法和一次乘法，并且你仍然有 999 个“未配对”乘法。

如果程序由 1000 个加法（每个消耗 0.03% 的 CPU 时间）和一个乘法（本身消耗 10% 的 CPU 时间）组成，那么对于“最佳情况”，您只能替换一个加法和一个乘法，并且您仍然有 999 个“未配对”添加。

如果您知道加法和乘法的数量相等，并且它们都可以通过“乘法和加法”指令进行配对和替换而不改变加载、存储或分支的数量；那么你不知道“乘加”指令有多快/多慢（或者至少你没有提供该信息），因此仍然无法弄清楚它会如何影响性能。

换句话说，您几乎没有找到答案所需的任何信息。

【讨论】：

如果架构有一个零寄存器，那么所有的乘法都可以用madd代替。如果它有一个寄存器，那么加法也可以编码为 madd（为此目的，Itanium 确实有一个 1.0 寄存器和一个 0.0 寄存器）。如果这些操作是完全独立的，那么 40% 的指令将是疯狂的。如果程序中的每个乘法后面都有一个从属加法（最佳情况），那么三分之一的指令将是 madd（每 90 条指令有 20 个独立加法和 10 个真正的 madds [100 - 10 个包含的加法]）。性能不是问题的一部分。
@PaulA.Clayton：性能（执行哪种类型指令所花费的 CPU 时间的百分比）是个问题，只是 OP 称之为“重量”。
我认为“权重”的 OP 表示 指令计数 的百分比，这符合“当前 add 和 mult 的权重为 40%”（mult 的性能分数加为 2.2/5.9, 37%)。