compiler-optimization - 分支指令和选择指令的区别

Question

The 'select' instruction is used to choose one value based on a condition, without branching.

我想知道分支指令和选择指令之间的区别（最好是 x86 架构和 PTX）。据我所知，select与分支指令相比，它更优化，但我没有清晰的画面。

Answer 1

分支是一种用于重定向控制流的通用机制。它用于实现大多数形式的if语句（当特定优化不适用时）。

选择是某些指令集上可用的专用指令，可以实现某些形式的条件表达式

z = (cond) ? x : y;

或者

if(cond) z = x;

前提是x和y是普通值（如果它们是表达式，它们都必须在选择之前计算，这可能会导致性能损失或不正确的副作用评估）。这样的指令必然比分支更受限制，但具有指令指针不变的明显优势。因此，处理器不需要在分支错误预测时刷新其流水线（因为没有分支）。因此，选择指令（如果可用）更快。

在一些超标量架构上，例如 CUDA，分支在性能方面非常昂贵，因为并行单元必须保持完全同步。例如，在 CUDA 上，块中的每个执行单元都必须采用相同的执行路径；如果一个线程分支，那么每个单元都会通过两个分支（但将对未采取的分支执行无操作）。但是，选择指令不会产生这种惩罚。

请注意，大多数编译器将使用合适的选项生成“选择”样式的指令，就像cmov给出一个足够简单的if语句一样。此外，在某些情况下，可以使用按位操作或逻辑运算将布尔条件与表达式值组合，而无需执行分支。