为什么远指针速度慢？

Question

最近为了好玩，我在16位DOS上编写了一些东西。我看到很多人提到，远指针比近指针慢，为了避免它们。

为什么？

从装配的角度来看，这是有意义的。涉及到几项额外的指导。您必须存储段寄存器的旧值，将新段存储到寄存器中，然后将其移到CS或DS中(即时模式存储在8086中不是有效的操作码)。然后，你可以做你需要做的任何事情在这一段。之后，你必须恢复旧的价值。

听起来似乎很多，但实际上，这并没有消耗太多的周期。我想，如果您使用的每个指针都位于不同的段中，这可能会加起来，但是数据通常是分组的。所以，除非你在整个地方弹跳，因为其他原因，这是缓慢的，点球不应该那么糟糕。如果你必须使用DRAM，那应该是成本的主导，对吗？

我觉得这个故事还有很多，我很难找到它。希望有个8086巫师能记得这些东西。

澄清:我感兴趣的是实际的16位处理器，如8086和80286的真实模式。

Answer 1

为什么远指针速度慢？

段寄存器负载太复杂，无法将核心的前端转换为微操作。相反，它们被存储在一个小ROM中的微型操作系统“模仿”。这从一些分支开始(它是哪种CPU模式？)，通常这些分支无法从CPU的分支预测中获益，从而导致延迟/s。

为了避免段寄存器负载(例如，当多次使用相同的远指针时)，软件倾向于使用更多的段寄存器(例如倾向于使用ES、FS和GS)；这在指令中增加了更多的前缀(段覆盖前缀)。这些额外的前缀也可以减慢指令解码速度。

--我猜如果您使用的每个指针都位于不同的段中，这可能会加起来，但是数据通常是分组的。

编译器没那么聪明。如果一小部分代码使用4个far指针，而这些指针恰好都使用相同的段，那么编译器将不知道它们都在同一个段中，并且不管如何，都会执行昂贵的段寄存器加载。要解决这个问题，您可以将数据描述为一个结构(例如，指向具有4个字段而不是4个不同指针的结构的一个指针)；但这需要程序员以不同的方式编写软件。

例如，如果您执行类似于“into (Void){ int a；返回栏(&a) }”的操作，那么ss可能会被传递到堆栈上，然后被调用者(bar)会将其加载到另一个段寄存器中，因为bar()必须假定指针可以指向任何位置。

另一个问题是，有时数据大于段(例如，一个不适合64 KiB段的100000字节数组)；因此，某个人(程序员或编译器)必须计算和加载不同的段来访问(部分)相同的数据。所有指针算法都可能需要考虑到这一点(例如，看起来微不足道的pointer++;可能会变得更像offset++; segment += (offset >> 4); offset &= 0x000F;，从而导致段寄存器负载)。

，如果你必须使用DRAM，那应该是成本的主导，对吗？

对于真正的模式，您被限制在大约640 KiB的内存中，并且CPU中的缓存通常要大得多，所以您可以预期每个内存访问都会受到高速缓存的影响。在某些情况下(例如，级联湖CPU，每个核心有一个MiB of L2缓存)，您甚至不会使用L3缓存(这将是L2的全部命中)。

您还可以预期，段寄存器加载比缓存命中更昂贵。

希望一个8086年的巫师在那些记得这些东西的人身边徘徊。

当人们说“分割很糟糕，应该避免”时，他们并没有想到一个已经过时了40年(8086)的CPU，他们想到的是本世纪相关的CPU。他们中的一些人也可能考虑的不仅仅是性能(尤其是对于汇编语言程序员来说，分段是一个烦人/额外的负担)。