Assembly MUL/DIV指令与MOV&；SHL/SHR（奔腾Pro）

您为什么要使用：

MOV EAX, 22 
SHL EAX, 2

…当乘以4时，而不是仅使用

MUL

指令？
我知道这也可以通过

SHR

而不是

DIV

实现

这样做有什么好处？

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您也可以使用奇数或偶数执行此操作吗？

使用

SHL

/

SHR

指令通常比

MUL

/

DIV

快得多

要回答第二个问题，您也可以使用奇数，但您必须添加另一条指令。因此，从技术上讲，您不能只使用

SHL

/

SHR

例如：以下代码在不使用

MUL

指令的情况下乘以5：

mov num, 5
mov eax, num
mov ebx, num
shl eax, 2    ; MULs by 4
add eax, ebx  ; ADD the x1 to make = 5

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有许多代码习惯用法比“MUL constant”更快

现代x86 CPU至少在几个时钟内执行MUL。因此，任何在1-2个时钟内计算乘积的代码序列都将优于MUL。您可以使用fast指令（ADD、SHL、LEA、NEG）以及处理器可以在单个时钟中并行执行其中一些指令来代替MUL的事实。可以说，这意味着您可以在2个时钟内以多种组合执行其中4条指令，如果您避免某些数据依赖性的话

LEA指令特别有趣，因为它可以乘以一些小常数（1,2,3,4,5,8,9）并将乘积移动到另一个寄存器，这是打破数据依赖关系的一种简单方法。这允许您在不破坏原始操作数的情况下计算子乘积

一些例子：

将EAX乘以5，将乘积移动到ESI：

   LEA ESI, [EAX+4*EAX]    ; this takes 1 clock

将EAX乘以18：

   LEA  EAX, [EAX + 8*EAX]
   SHL  EAX, 1

将EAX乘以7，将结果移至EBX：

   LEA  EBX, [8*EAX]
   SUB  EBX, EAX

将EAX乘以28：

   LEA  EBX, [8*EAX]
   LEA  ECX, [EAX+4*EAX]  ; this and previous should be executed in parallel
   LEA  EAX, [EBX+4*ECX]

乘以1020：

   LEA  ECX, [4*EAX]
   SHL  EAX, 10         ; this and previous instruction should be executed in parallel
   SUB  EAX, ECX

乘以35

   LEA  ECX, [EAX+8*EAX]
   NEG  EAX             ; = -EAX
   LEA  EAX, [EAX+ECX*4]

因此，当您想要实现乘以适度大小常数的效果时，您必须考虑如何将其“分解”到LEA指令可以生成的各种产品中，以及如何移动、添加或减去部分结果以获得最终答案

值得注意的是，有多少乘以常数可以通过这种方式产生。 您可能认为这只对非常小的常量有用，但正如您从上面的1020示例中看到的，您也可以得到一些中等大小的常量。这在索引到结构数组时非常方便，因为必须将索引乘以结构的大小。 通常，在为这样的数组编制索引时，需要计算元素地址并获取值；在这种情况下，您可以将最终LEA指令合并到MOV指令中，这是实际MUL无法做到的。这为您购买了额外的时钟周期，在这些时钟周期中，您可以使用这种习惯用法执行MUL

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[我已经构建了一个编译器，通过对指令组合进行小范围的穷举搜索，使用这些指令计算“最佳乘以常数”；然后将答案缓存起来，以便以后重用]。

移位的周期数取决于cpu型号，但很长一段时间以来它不是每位1个时钟（如果曾经是的话）。他也没有问到乘以5的问题，而您在那里使用了

ADD

：80186上的POnly每移位一位就要花费1个周期。在8086上，它每位花费4个周期，并且它不支持移位计数的立即操作数，就像您在这里使用的那样。80286和更高版本的CPU都有桶形移位器，可以在一个周期内执行任何大小的移位。现代的无序CPU可以同时进行两次移位，有效地将移位成本降低到半个周期。@ninjalj不，奔腾4也不例外。由于奔腾4还有一个桶形移位器，所以无论移位的位数多少，延迟都是恒定的。在许多旧CPU上有额外的开销，但是转换本身只需要一个周期。自286年以来，移位指令的成本并不取决于移位的位数。是的，我读过Darek的所有文章。他们并不是特别权威，他以不严谨的言辞著称，但他仍然是一个聪明人，如果你有时间并且感兴趣的话，关于x86体系结构的相关文章值得一读。但这个特殊的问题是我见过的一个经过多个来源验证的问题，所以我很好奇为什么罗斯·里奇的说法正好相反。也许他知道一些我不知道的事情。@CodyGray我没有消息来源，这根本没有意义。也许这是一个缓慢的桶式移位器，传播延迟将执行时间推过一个周期，但对我来说更可能的解释是延迟来自其他地方。我怀疑这与Pentium 4（pre-Prescott）上的移位指令有关，该指令在Agner Fog表的“mmxsh”子单元上被列为执行指令。这对我来说意味着，额外的循环是使用MMX桶形移位器进行整数移位的结果，类似于额外的循环MUL/DIV，因为它们是使用FP单位执行的。在基数10中，左/右移位乘以10的幂远快于进行实乘法（没有人这样做）。同样的道理也适用于在任何基础上乘以基础的幂。要了解更多有关asm中的快速功能的信息，请参阅，尤其是。另请参阅与DIV相比，shift和LEA的准确速度。现代Intel CPU具有极高的乘法硬件性能（例如，3周期延迟，每1c吞吐量一个

imul r64，r64

），但立即移位速度更快（1c延迟，每时钟两个tput）。为什么“奔腾Pro”在这个问题中扮演重要角色？a） 问题主体中没有提到，b）它们早已过时，c）答案相对稳定，对现代建筑很有用。从问题标题中删除？

imulr，r/m，imm32

作为mov和multiply非常好。在现代Intel CPU上