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深入理解计算机系统（5.1）------优化程序性能

下面有评论指出乘法指令要比加法指令慢很多，这里的add1是两次加法指令，而add2是一次乘法指令，按道理来讲是add1要比add2快，但我这里为什么说add2要快呢？...同理通过执行 gcc -O0 -S add2.c 优化级别为0，生成汇编代码： ?  　　很明显，add2的乘法指令被转换成一次加法指令了，虽然乘法指令确实比加法指令慢。...从程序员的角度来看，用时钟周期来表示度量标准要比用纳秒或者皮秒来表示有用的多。 　　用时钟周期来表示，度量值表示的是执行了多少条指令，而不是时钟运行的有多快。...当一系列操作必须按照严格的顺序执行时，就会遇到延迟界限，因为在下一条指令开始之前，这条指令必须结束。当代码中的数据相关限制令处理器利用指令级并行的能力时，延迟界限能够限定程序性能。...对于一个可结合和可交换的合并操作来说，比如说整数加法和乘法，我们可以通过将一组合并操作分割成两个或更多的部分，通过在最后合并结果来提高性能。

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Review

当表达式中有符号和无符号数混用时，包括比较运算符连接的表达式 image.png 符号扩展 对于给定 w 位的有符号整型数 x 转为 w+k 位相同数值的整型数，将符号位复制 k 份 C 语言中从短整数类型向常整数类型转换时自动进行符号扩展...image.png 整数截断 无符号数的截断（w 位 →\rightarrow→ k 位） 有符号数的截断（w 位 →\rightarrow→ k 位） 1.5 整数运算 加法...乘法 除法 整数除法遵循向零舍入的原则，即： 1. 向上舍入转为向下舍入： 2. 使用移位表示 2 的整数幂除法 1.6 浮点数 参见「浮点数」 。...2.1 计算机系统中的抽象 image.png 2.2 操作数类型 image.png 2.3 指令 x86 汇编语言有两种语法：AT&T 、Intel 。...ZF，则说明当前指令产生了进位；DEC 且上一条指令 ZF，则说明当前指令产生了借位。

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深入理解计算机系统（2.6）------整数的运算

简单来说：补码加法运算就是先按照无符号加法进行运算，而后在进行无符号和有符号的转换。 ?...为什么 -32768-1 结果会是 32767？ 　　根据上面的公式： ? 　　我们需要先将 -32768 和 -1 分别转换成无符号数进行加法运算，然后对得到的结果转换成有符号数。 　　...6、乘法优化 　　由于在大多数机器上，整数乘法指令相当慢，需要 10 个或多个时钟周期，而其他整数运算（比如加法、减法、位级运算和移位）只需要 1 个时钟周期。 　　...我们前面说过，整数乘法代价要比移位和加法代价大得多。那么C编译器会以移位、加法、减法的组合来消除很多整数乘以常数的情况。 　　比如： 　　　　计算 x*14 的乘积。...7、除法运算 　　实际上在大多数机器上，整数除法要比整数乘法更慢，需要 30 或更多个时钟周期。 结论：对于除以 2 的幂可以用移位来运算。无符号除法使用逻辑移位，补码除法使用算术移位。

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未整理的计组复习笔记?

数值运算及运算器 加减运算：补码加法可以直接相加，补码减法通过取减数相反数的补码转换为补码加法。参加运算的数符号相同，结果的符号位不同时则溢出，也可以根据符号位和最高有效位的进位判断，或用变形补码。...） 3.地址码设计： 分为四地址指令（操作码+4个操作数：A1和A2运算，结果存放到A3，A4为下一条指令地址，地址过多，现代计算机一般不采用，而使用pc寄存器，操作后自动+1，指向下一条地址）、...三地址指令（x86支持，RISC主要采用三地址指令，比四地址指令少了第四个操作数，8086不支持）、 两地址指令（（A1)OP(A2)➡️A2，是x86计算机的主流指令）、 单地址指令（x86支持...SBB带借位减法，用于扩展减法 DEC DST；和INC相反 NEG求负数（求补） 比较指令 CMP DST，SRC； DST-SRC并设置标志位，DST和SRC内容不受影响 乘法指令 无符号数乘法...尾数隐含最高位=1，表示1.M 第三章：3.1.3不用看 3.1.2不用看 重点补码加减、溢出判断、位运算、浮点运算（加减乘除）、整数乘除 3.1.1 全加器通过两个操作数和一个低位传来的进位得到结果和进位

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MIPS架构深入理解2-MIPS架构体系

ASE作为MIPS32/64的扩展存在，可以通过配置寄存器进行选择。下面是一些选项： MIPS16e: 类似于ARM架构的thumb指令的一种扩展。是一种旧扩展。基本不用。...2.3 整数乘法硬件单元 实现乘法的操作有多种方式： 在标准整数流水线上实现简单乘法操作（例如通过移位即可实现的乘法操作），对于复杂的乘法操作则由软件实现。早期的SPARC处理器就是这样干的。...2.6 汇编语言的合成指令 前边我们或多或少提及了一些编译器的伪指令等概念，也可以成为合成指令。因为它是编译器通过多条指令合成的一个伪指令。 为什么需要伪指令呢？ 因为MIPS架构只有一种寻址方式。...后面这需要将gp寄存器作为基址，通过偏移进行访问即可。 通过gp相关的load和store，存取这些变量只需要一条指令即可。相关的优化选项是-G，如果是-G 0则代表关闭优化。...MIPS32/64规范在第二版后，对这方面进行了改善。与CP0的交互可以分为两部分：一种情况是先前对CP0的操作可能会影响后一条指令的取值，这也是最麻烦的，称为指令遇险；另一种情况就是执行遇险。

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计算机的组成是什么样的？计算机的指挥中心CPU为啥那么强大？

C语言中的指针是一个将地址抽象出来的概念，数据以代码的形式记录，代码是具有某种意义的数字。其他类型的数据，例如字符，除了被视为整数外，也被记录为数值。程序也被记录为代码。...3.2 寻址方式 存储在寄存器中的值可以解释为原始值或地址，解释为地址时，也有区别，比如是解释成绝对地址，还是解释成相对地址，还是解释成简单的加法或乘法的结果。...比如在执行一条指令的同时，fetch下一条指令，也可以高效地进行，这种方案有很多变体，例如指令流水线和超标量方案，但是第一个意识到这一点的人真的很聪明，当我第一次知道它时，我被它的巧妙所震惊。...子程序调用当一条指令被取/译码时，当前程序计数器值被写入执行/存储周期中栈指针所指示的地址，栈指针和将要调用的子程序的地址分配给程序计数器。...负整数通常用2 的补码表示，2 的补码进行位反转并加 1，使用 2 的补码的原因是加法器和减法器电路可以很好地集成在一起。

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汇编知识扫盲之常见汇编指令

lea eax,[0x0040100] 把地址给eax eax = 00401000 也快进行计算 lea eax[ebx + 4 * 2]; 　　　　　例: LEA DX,string　;把偏移地址存到...LSS　　传送目标指针,把指针内容装入SS. 　　　　　例: LSS DI,string　;把段地址:偏移地址存到SS:DI. 4. 标志传送指令. 　　　　...二、算术运算指令 　　　　ADD　　加法. 　　　　ADC　　带进位加法. 　　　　INC　　加 1. 　　　　AAA　　加法的ASCII码调整. 　　　　DAA　　加法的十进制调整. 　　　　...MUL　　无符号乘法. 　　　　IMUL　　整数乘法. 　　　　　以上两条,结果回送AH和AL(字节运算),或DX和AX(字运算), 　　　　AAM　　乘法的ASCII码调整. 　　　　...RCL　　通过进位的循环左移. 　　　　RCR　　通过进位的循环右移. 　　　　　以上八种移位指令,其移位次数可达255次. 　　　　　　　移位一次时, 可直接用操作码.

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深入理解Golang的atomic原子操作

例如，当我们调用AddInt32函数时，Golang会将变量的地址转换为int32类型的指针，并使用CPU提供的原子指令对这个指针型的变量进行加法操作。这样，就可以保证对共享变量的操作是原子性的。...汇编过程在x86架构的CPU上，原子操作是通过lock指令实现的。lock指令可以将内存操作变成原子操作，保证多个CPU同时访问同一内存地址时的正确性。...这些函数的具体作用如下：Add函数：用于对一个整数型的变量进行加法操作，并返回新的值。CompareAndSwap函数：用于比较并交换一个指针型的变量的值。...Add函数Add函数用于对一个整数型的变量进行加法操作，并返回新的值。...Add函数示例Add函数用于对一个整数型的变量进行加法操作，并返回新的值。

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16位汇编指令_汇编语言指令表

EAX，累加 ECX，循环计数 EDX，数据寄存器 EBX，基址寄存器 ESP，栈顶 EBP，栈底 ESI，扩展源指针 EDI，扩展目的指针 EIP，指令指针 SI(16位)，变址寄存器，常用于存储器寻址时提供地址...(处理器每执行一条指令便产生一个内部中断，可以对程序进行单步调试) 16位汇编物理地址与逻辑地址转换：逻辑地址<< 4位 + 偏移 = 物理地址(可以有多个逻辑地址) CS(代码段)，表示代码段的起始地址...二、算术运算指令 ─────────────────────────────────────── 　　　　ADD　　加法. 　　　　ADC　　带进位加法. 　　　　INC　　加 1. 　　　　...MUL　　无符号乘法. 　　　　IMUL　　整数乘法. 　　　　以上两条,结果回送AH和AL(字节运算),或DX和AX(字运算). 　　　　AAM　　乘法的ASCII码调整. 　　　　...RCL　　通过进位的循环左移. 　　　　RCR　　通过进位的循环右移. 　　　　以上八种移位指令,其移位次数可达255次. 　　　　移位一次时, 可直接用操作码.

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听GPT 讲Rust源代码--libraryportable-simd

然后，通过对迭代器Iter的值进行多轮迭代计算，调用Matrix类型的函数进行矩阵乘法和矩阵转置乘法的计算，最终得到频谱范数的近似值。...它定义了一系列SIMD操作的方法，例如整数类型的SIMD向量之间的加法、减法、乘法、除法、位与、位或、位异或等操作，以及一些常见的数学函数（例如绝对值、平方根等）。...首先，该文件包含了一系列基本运算符的重载实现，如加法、减法、乘法和除法。通过重载这些运算符，可以直接对SIMD类型进行操作，而无需手动使用逐个元素的方式。...x86.rs文件包含了在x86架构下使用SIMD指令集进行优化的相关函数和宏定义。...提供x86平台下的SIMD操作函数：x86.rs文件中包含一系列函数，用于执行不同的SIMD操作，如乘法、加法、逻辑运算等。这些函数会使用SIMD指令集来同时对多个数据进行计算，从而提高计算效率。

11910

计算机组成原理笔记（二）

image.png 在取指令的阶段，我们的指令是放在存储器里的，实际上，通过PC寄存器和指令寄存器取出指令的过程，是由控制器（Control Unit）操作的。指令的解码过程，也是由控制器进行的。...我们顺序执行这样三条指令。 一条整数的加法，需要200ps。 一条整数的乘法，需要300ps。...一条浮点数的乘法，需要600ps 如果我们是在单指令周期的CPU上运行，最复杂的指令是一条浮点数乘法，那就需要600ps。那这三条指令，都需要600ps。三条指令的执行时间，就需要1800ps。...在jmp指令发生的时候，CPU可能会跳转去执行其他指令。jmp后的那一条指令是否应该顺序加载执行，在流水线里面进行取指令的时候，我们没法知道。...要等jmp指令执行完成，去更新了PC寄存器之后，我们才能知道，是否执行下一条指令，还是跳转到另外一个内存地址，去取别的指令。 解决办法： 缩短分支延迟 条件跳转指令其实进行了两种电路操作。

61510

汇编语言指令大全（详细）「建议收藏」

二、算术运算指令 ────────────────────────────── ADD 加法。 ADC 带进位加法。 INC 加 1。 AAA 加法的ASCII码调整。 DAA 加法的十进制调整。...MUL 无符号乘法。 IMUL 整数乘法。 以上两条，结果回送AH和AL(字节运算)，或DX和AX(字运算)， AAM 乘法的ASCII码调整。 DIV 无符号除法。 IDIV 整数除法。...RCL 通过进位的循环左移。 RCR 通过进位的循环右移。 以上八种移位指令，其移位次数可达255次。 移位一次时， 可直接用操作码。 如 SHL AX，1。...MUL 无符号乘法. IMUL 整数乘法. 以上两条,结果回送AH和AL(字节运算),或DX和AX(字运算), AAM 乘法的ASCII码调整. DIV 无符号除法. IDIV 整数除法....RCL 通过进位的循环左移. RCR 通过进位的循环右移. 以上八种移位指令,其移位次数可达255次. 移位一次时, 可直接用操作码. 如 SHL AX,1.

3.1K50

第十二章：向量指令 第一部分

开发者需要确保计算的有效性，这需要相当小心，特别是当数据类型有时发生变化时：例如，在整数乘法中，乘积的大小等于乘数大小的总和。内嵌函数可以在一定程度上简化这个任务。...如果 len 不是向量寄存器容纳的元素数量的倍数（在这种情况下是四个和两个），则剩余的元素将通过传统方式处理，不进行向量化。...对于 16 位有符号整数，《mm_add_epi16 指令执行加法，_mm_sub_epi16 指令执行减法。类似的指令也适用于 8 位、32 位和 64 位整数。...通过水平加法，同一寄存器中的相邻元素会被相加。同样提供了水平减法指令（如_mm_hsub_ps 等），以相同的方式减去数字。...这条指令在实现各种滤波器、离散余弦变换和其他需要大量组合乘法和加法的变换中特别有用：它立即将乘积转换为方便的 32 位格式，并减少了所需的加法数量。 ARM NEON 有相当多样化的乘法指令集。

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处理器并行设计

SIMD( single instruction multiple data),-次处理一条指令,一条指令能处理多份数据，这种方式称为数据并行,现在性能稍微强一点的处理器都具备这种功能。...在处理器内部通常有很多的执行单元,如加法单元、乘法单元、内存访问单元、浮点运算单元等,每种执行单元负责一类具体的指令。...在前面介绍的乱序执行内核中,每个Cycle最多只发射一条指令,即使有时很多指令并行执行,平均的指令执行效率也最多只有每个Cycle一条指令。...早期的汇编语言都没有单独的字段描述当前指令是否和其他指令并行执行,处理器在发展时,为了保证指令集的兼容性,都采用了Superscalar结构,如x86、MIPS、ARM等。...例如,处理器内部有两条执行路径,一条路径执行浮点指令,一条路径执行整数指令,由于浮点指令和整数指令分别使用不同的寄存器,它们没有相关性,可以并行执行。

83320

5.9 汇编语言：浮点数操作指令

与FISUB类似，它加载一个有符号整数并将其作为源操作数组合浮点寄存器中另一个浮点数进行乘法运算。...例如，将浮点寄存器ST(0)中的值乘以16位有符号整数 y，并将结果存储回ST(0)，可以使用以下指令：FILD word ptr [y]FMUL ST(0), ST(0)接下来我们通过一个案例，并使用三种不同的浮点数乘法指令...，与FIMUL相似，它加载有符号整数并将其作为除数进行浮点数除法运算。...例如，将浮点寄存器ST(0)中的值除以16位有符号整数 y ，并将结果存储回ST(0)，可以使用以下指令：FILD word ptr [y]FDIV ST(0), ST(0)接下来我们通过一个案例，并使用三种不同的浮点数乘法指令...C0(进位标志)，我们可以使用FNSTSW指令将这些状态字送入AX寄存器中，然后通过SAHF指令把AH赋值到EFLAGS标志中，一旦标志状态被送入EFLAGS寄存器，那么就可以使用标准的标志位对跳转指令进行影响

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《计算机系统2》学习笔记

整数表示 无符号数编码 补码编码 Umax、Tmin和TMax 求一个数的补码表示 有符号数和无符号数之间的转换 当表达式同时含有有符号数和无符号数的时候，在同位长的情况下，默认将有符号数强制转换为无符号数进行运算...整数运算 无符号加法 直接丢弃最高进位如果当前位数无法表示和。 无符号数求反 有符号整数加法 补码的非 无符号乘法 补码乘法 浮点数 小数换算 整数部分除二取余，小数部分乘二取整。...转移控制 支持调用和返回的指令 call指令：返回地址入栈，跳转到所指的地址——被调用过程的起始地址。 返回地址：调用结束后的下一条指令的地址。 ret指令：从栈中弹出一个地址，跳转到该地址。...预处理器会根据预处理指令进行相应的处理，最常见的预处理指令是以"#"开头的指令，如包含文件指令（#include）、宏定义指令（#define）等。...汇编器将汇编代码逐行翻译成与特定处理器相关的二进制指令，这些指令可以被计算机直接执行。每个汇编语句通常对应着一条机器指令，包括操作码和操作数等。

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软硬件融合技术内幕 终极篇 (6) —— 殊途同归的设计

在前几期，我们花了不少的篇幅对ALU的整数运算单元进行了初窥。实际上，ALU中，设计更复杂，占用面积更大的是浮点单元。...而ALU内部为了完成基本的算术和逻辑运算，至少需要以下的运算电路： 一个加法器和一个反相器(一组非门)，完成加减运算； 一个乘法器，移位寄存器等，完成乘除运算； 与门、非门、异或门等电路，完成逻辑运算(...也就是说，74HC181芯片内部，到底让加法器、乘法器、其他逻辑运算单元中的哪一个执行操作，是由S0-S3来决定的。...如指令为加法运算时，加法器的CS为0，其他均为1； 也就是说，要进行这样的转换： 0000 -> 1111 1111 1111 1110 0001 -> 1111 1111 1111 1101 0010...让我们再次复习经典的CPU的流水线结构： 其中，IF代表从内存取指令，ID代表将指令进行译码，EX代表执行指令，MEM代表进行内存读取，WB代表写回内存。

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解决Your CPU supports instructions that this TensorFlow binary was not compiled to

AVX指令集在向量计算和并行计算方面有很大的优势，可以加速涉及浮点数运算的应用程序。 AVX指令集提供了一些新的指令，如VADDPS（对应于单精度浮点加法）、VMULPS（对应于单精度浮点乘法）等。...这些指令允许程序员通过一条指令同时处理多个数据元素，而不是逐个执行。 AVX指令集还引入了一些高级功能，如Fused Multiply-Add（FMA）指令。...FMA指令可以在一条指令中执行乘法和累加操作，从而提高计算性能。AVX2指令集AVX2指令集是在Intel Haswell处理器架构中引入的，它是AVX指令集的扩展和改进版本。...AVX2指令集引入了更多的SIMD指令，可以提供更高的计算性能。 AVX2指令集引入了256位和128位宽整数SIMD指令，允许对整数数据进行并行计算。...AVX2指令集提供了一系列整数加法、减法、乘法和逻辑运算指令，以及对整数数据的打包和解包指令，可以在一条指令中同时处理多个整数数据。

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