CPU采用流水线设计，跳转时的运行周期更长，则写代码时要尽量减少跳转（跳转断流水线）
流水线设计思想
设计的处理器是五级流水处理器，取指，译码，执行，访存，回写。
(1)取指: 取出指令存储器中的指令，PC值递增，准备取下一条指令。
(2)译码:对指令进行译码，依据译码结果，从32个通用寄存器中取出源操作数，有的 指令要求两个源操作数都是寄存器的值，比如or指令，有的指令要求其中一 个源操作数是指令中立即数的扩展，比如ori指令，所以这里有两个复用器， 用于依据指令要求，确定参与运算的操作数，最终确定的两个操作数会送到执 行阶段。
(3)执行:依据译码阶段送入的源操作数、操作码，进行运算，对于ori指令而言， 就是进行逻辑“或”运算，运算结果传递到访存阶段。
(4)访存:对于ori指令，在访存阶段没有任何操作，直接将运算结果向下传递到回写阶 段。
(5)回写:将运算结果保存到目的寄存器。
在程序指令依次执行的情况下，CPU流水线条数和CPU性能成正比。但当程序指令出现跳转或分支结构时就要另当别论了。比如当指令是jmp （无条件的转移到指令指定的地址去执行从该地址开始的命令）指令时，jmp指令会直接修改指令指针寄存器IP中的指令地址，所以当jmp指令执行时，指令指针寄存器IP中的指令地址会被更新，下一条指令应该是更新后新地址的第一条指令，之前流水线中的指令二到指令十都是无效指令了，这个时候就需要清空流水线中的指令，就意味着清空所有的独立电路以及相关寄存器，这个过程显然流水线越多 耗时越多 代价越大。
示例：
这种代码可读性较强，但跳转较多，程序运行周期较长
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
| MyStack segment stack
db 256 dup(?)
MyStack ends
MyData segment
MSG1 db "Hello World!",0dh,0ah,'$'
MyData ends
MyCode segment
MAIN:
mov ax,MyData
mov ds,ax
mov es,ax
;if(ax>1) bx=0
cmp ax,1
jg IF1 ;ax>1
jmp IF_END1 ;ax<=1
IF1:
mov bx,0
IF_END1:
mov ax,4c00h
int 21h
MyCode ends
end MAIN
|
这种代码更简洁，且跳转较少，效率更高，由此可知将if中判断的内容取反可使程序更加高效
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
| MyStack segment stack
db 256 dup(?)
MyStack ends
MyData segment
MSG1 db "Hello World!",0dh,0ah,'$'
MyData ends
MyCode segment
MAIN:
mov ax,MyData
mov ds,ax
mov es,ax
;if(ax>1) bx=0 条件取反
cmp ax,1
jle IF_END1 ;小于等于时再跳转
mov bx,0
IF_END1:
mov ax,4c00h
int 21h
MyCode ends
end MAIN
|
双分支常规写法
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
| MyStack segment stack
db 256 dup(?)
MyStack ends
MyData segment
MSG1 db "Hello World!",0dh,0ah,'$'
MyData ends
MyCode segment
MAIN:
mov ax,MyData
mov ds,ax
mov es,ax
;if(ax>1) bx=0 else bx=1
cmp ax,1
jle IF_ELSE1 ;ax<=1
mov bx,0 ;ax>1
jmp IF_ELSE_END1
IF_ELSE1:
mov bx,1
IF_ELSE_END1:
mov ax,4c00h
int 21h
MyCode ends
end MAIN
|
这种写法在判断条件成立时可以不用跳转，但在不成立时需要跳转两次，故建议在判断条件成立的概率较大时采用这种写法
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
| MyStack segment stack
db 256 dup(?)
MyStack ends
MyData segment
MSG1 db "Hello World!",0dh,0ah,'$'
MyData ends
MyCode segment
MAIN:
mov ax,MyData
mov ds,ax
mov es,ax
;if(ax>1) bx=0 else bx=1
cmp ax,1
jle IF_ELSE1 ;ax<=1
mov bx,0 ;ax>1
IF_ELSE_END1
mov ax,4c00h
int 21h
IF_ELSE1:
mov bx,1
jmp IF_ELSE_END1
MyCode ends
end MAIN
|
多分支
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
| MyStack segment stack
db 256 dup(?)
MyStack ends
MyData segment
MSG1 db "Hello World!",0dh,0ah,'$'
MyData ends
MyCode segment
MAIN:
mov ax,MyData
mov ds,ax
mov es,ax
;if(ax>1) bx=0 else if(ax==-2) bx=1 else bx=2
cmp ax,1
jle IF_ELSE1 ;ax<=1
mov bx,0 ;ax>1
jmp IF_ELSE_END1
IF_ELSE1:
cmp ax,-2
jne IF_ELSE2 ;ax!=-2
mov bx,1 ;ax==-2
jmp IF_ELSE_END1
IF_ELSE2:
mov bx,2
IF_ELSE_END1
mov ax,4c00h
int 21h
MyCode ends
end MAIN
|
switch
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
| MyStack segment stack
db 256 dup(?)
MyStack ends
MyData segment
MSG1 db "Hello World!",0dh,0ah,'$'
MyData ends
MyCode segment
MAIN:
mov ax,MyData
mov ds,ax
mov es,ax
;switch 1 2 3
cmp ax,1
je CASE1
cmp ax,2
je CASE2
cmp ax,3
je CASE3
jmp CASE_END1
CASE1:
mov bx,1
jmp CASE_END1
CASE2:
mov bx,2
jmp CASE_END1
CASE3:
mov bx,3
jmp CASE_END1
DEFAULT1:
mov bx,4
CASE_END1:
mov ax,4c00h
int 21h
MyCode ends
end MAIN
|
