Правда ли что операции с 8 битными числами происходят медленнее, чем с 64 битными?

Question

[Евгений Обыкновенный]

Правда ли что на 64 разрядных машинах арифметические операции с 8 битными целыми числами происходят медленнее, чем с 64 битными, потому что операции с частью регистра требуют вспомогательных действий?

Comments

[Евгений Шатунов]

Евгений Обыкновенный , такой вопрос требует ссылок на источники, где однозначно написано то, что спрашивается.

[Евгений Обыкновенный]

Евгений Шатунов, например сложение целого числа с константой:

char x = 3;
x += 16;

int x = 3;
x += 16;

[shurshur]

Евгений Обыкновенный, что мешает написать тривиальный benchmark для проверки этого утверждения применительно к указанным операциям?

[Евгений Шатунов]

Евгений Обыкновенный, и что это? Это документальный источник, в котором автор делает прямое заявление по теме твоего вопроса?
Давай переспрошу иначе. Приведи книги или статьи, где автор делает однозначное заявление о том, что написано у тебя в вопросе.

[Евгений Обыкновенный]

Евгений Шатунов,
Из книги Game Engine Architecture by Jason Gregory:
"It’s possible to access data items that are narrower than the width of a machine’s data bus, but it’s typically more costly than accessing items whose widths match that of the data bus. For example, when reading a 16-bit value on a 64-bit machine, a full 64 bits worth of data must still be read from memory. The desired 16-bit field then has to be masked off and possibly shifted into place within the destination register."

Почему mov ah, bh и mov al, bl вместе намного быстрее, чем одна инструкция mov ax, bx?

[Евгений Шатунов]

Евгений Обыкновенный, давай с цитатой разберемся для начала. Эту книгу я помню, там все довольно прозрачно написано.

For example, when reading a 16-bit value on a 64-bit machine, a full 64 bits worth of data must still be read from memory.

Здесь все написано верно. Из памяти в регистр быстрее и проще поднять блок размером с регистр. Точнее, сегодня из памяти поднимается уже блок размером с линию кэша процессора и только потом память из этого блока в кэше процессора заводится в регистр. В зависимости от поколения и типа процессора размер линии кэша может быть от 32Б и до 128Б. До 128 Байт. И выборка памяти в кэш сегодня происходит очень быстро, особенно если укладывается в предсказания.

Но твой вопрос о другом. Твой вопрос не о передаче данных между памятью и регистром. Твой вопрос об арифметических операциях и их скорости относительно используемых регистров.

потому что операции с частью регистра требуют вспомогательных действий

Вот об этом конкретно где-нибудь что-нибудь написано? В каком-нибудь источнике информации.

Лично я ничего про части регистров не знаю. ah и al - это ровно такие же регистры, как и ax их объединяющий, как и eax вмещающий в себя ax, как и rax вмещающий в себя eax. Это все - регистры. Просто они означают разные диапазоны одного и того же набора бит.
И опкоды команд работы с этими регистрами будут разные. Тактовые издержки по командам регистров разного размера будут прямо пропорциональны размеру регистра. Однако, современный C++ во всю использует integer promotion, в результате которого практически всегда и практически все арифметические операции выполняется на регистрах общего назначения с полной шириной. И это сегодня выполняется настолько быстро, что об этом можно не задумываться.
Поэтому ответ на твой вопрос всегда будет только отрицательным. Нет, о чем ты спрашиваешь - это неправда.

[Евгений Обыкновенный]

Но твой вопрос о другом. Твой вопрос не о передаче данных между памятью и регистром. вой вопрос об арифметических операциях

Так обычно при арифметических операциях содержимое регистра складывается с данными из памяти.

Однако, современный C++ во всю использует integer promotion, в результате которого практически всегда и практически все арифметические операции выполняется на регистрах общего назначения с полной шириной.

Отладчик в Visual Studio показывает, что char-ы по умолчанию складываются с помощью ассемблерных команд с AL.

И это сегодня выполняется настолько быстро, что об этом можно не задумываться.

Это зависит от задачи. Все относительно. Для объемных математических вычислений это может быть критически важным.

Answer 1

[freeExec]

Неправда, в 64-битном регистре разом можно сложить 8 8-битных чисел.

Comments

[Василий Банников]

Да и восьмибитные регистры вроде как никто не выключал (в x86 по крайней мере)

Answer 2

[vanyamba-electronics]

В процессорах ARM64 - да.