csapp archlab PartC满分解答

任务

修改ncopy.ys和pipe-full.hcl以尽可能的提高ncopy.ys的运行速度

思路

pipe-full.hcl：

1. 实现iaddq指令（家庭作业4.54）
2. 实现加载转发（家庭作业4.57）

ncopy.ys：

1. 使用循环展开（第5.8节），由于代码长度限制，最终使用十路循环展开
2. 使用区间判断处理循环展开之后的余数，并利用技巧减少跳转指令
3. 利用总是选择分支策略的特性控制分支优先级，决定优先级的有两个因素：一是区间越大（发生的概率越大）的分支优先级越大；二是余数越小优先级越大，因为每个长度的成绩是CPE（cycles per element），而综合成绩又是每个长度成绩的平均值
4. 寄存器默认为零，因此删除xorq %rax, %rax指令不会造成错误

由于采用了十路循环展开，因此余数为[0, 9]，由于跳转指令可以为jl，je，jg，因此区间判断的搜索树为一个三叉搜索树，选择3和7进行判断是综合考虑统计因素和余数优先级的结果

代码

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# You can modify this portion
        # Loop header

# ten-way loop unrolling
        iaddq $-10, %rdx        # len - 10 < 0?
        jl L0R9
Loop1:
        mrmovq (%rdi), %r8      # val = *src
        rmmovq %r8, (%rsi)      # *dst = val
        andq %r8, %r8           # val <= 0?
        jle Loop2               # if so, goto Loop2
        iaddq $1, %rax          # count++
Loop2:
        mrmovq 0x8(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x8(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop3
        iaddq $1, %rax
Loop3:
        mrmovq 0x10(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x10(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop4
        iaddq $1, %rax
Loop4:
        mrmovq 0x18(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x18(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop5
        iaddq $1, %rax
Loop5:
        mrmovq 0x20(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x20(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop6
        iaddq $1, %rax
Loop6:
        mrmovq 0x28(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x28(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop7
        iaddq $1, %rax
Loop7:
        mrmovq 0x30(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x30(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop8
        iaddq $1, %rax
Loop8:
        mrmovq 0x38(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x38(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop9
        iaddq $1, %rax
Loop9:
        mrmovq 0x40(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x40(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Loop10
        iaddq $1, %rax
Loop10:
        mrmovq 0x48(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x48(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Step
        iaddq $1, %rax
Step:
        iaddq $0x50, %rdi
        iaddq $0x50, %rsi
        iaddq $-10, %rdx
        jge Loop1

# applying range checks to remainders
L0R9:
        iaddq   $7,%rdx         # Compare with 3 (len + 10 - 3)
        jl      L0R2            # len < 3
        jg      L4R9            # len > 3
        je      Rem3            # len == 3
L0R2:
        iaddq   $2,%rdx         # Compare with 1 (len + 3 - 1)
        je      Rem1            # len == 1
        jg      Rem2            # len == 2
        ret                     # len == 0
L4R6:
        iaddq   $2,%rdx         # Compare with 5 (len + 7 - 5)
        jl      Rem4            # len == 4
        je      Rem5            # len == 5
        jg      Rem6            # len == 6
L4R9:
        iaddq   $-4,%rdx        # Compare with 7 (len + 3 - 7)
        jl      L4R6            # len < 7
        je      Rem7            # len == 7
L8R9:
        iaddq   $-1,%rdx        # Compare with 8 (len + 7 - 8)
        je      Rem8            # len == 8

# dealing with remainders
Rem9:
        mrmovq 0x40(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x40(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem8
        iaddq $1, %rax
Rem8:
        mrmovq 0x38(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x38(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem7
        iaddq $1, %rax
Rem7:
        mrmovq 0x30(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x30(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem6
        iaddq $1, %rax
Rem6:
        mrmovq 0x28(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x28(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem5
        iaddq $1, %rax
Rem5:
        mrmovq 0x20(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x20(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem4
        iaddq $1, %rax
Rem4:
        mrmovq 0x18(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x18(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem3
        iaddq $1, %rax
Rem3:
        mrmovq 0x10(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x10(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem2
        iaddq $1, %rax
Rem2:
        mrmovq 0x8(%rdi), %r8
        rmmovq %r8, 0x8(%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Rem1
        iaddq $1, %rax
Rem1:
        mrmovq (%rdi), %r8
        rmmovq %r8, (%rsi)
        andq %r8, %r8
        jle Done
        iaddq $1, %rax

##################################################################
# Do not modify the following section of code
# Function epilogue.
Done:
        ret
##################################################################
# Keep the following label at the end of your function
End:
#/* $end ncopy-ys */

实验成绩