for循环超标量优化

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超标量优化，是指cpu的一个核同时拥有多个流水线。

一个流水线是指 取指令，读内存，计算，写回，大概这样的几步。

从上至下来说的话就是，一个cpu有多个核，一个核可以有多个调度单元，只有一个运算单元，一个运算单元可以拥有多个流水线。

超线程：对与运算单元的利用率优化是为这一个运算单元配置多个调度单元，这样可以尽量保持运算单元忙。

超标量：对运算单元加强，允许一个运算单元拥有多个流水线。

超流水：对于流水线优化，比如将 取指令，读内存，计算，写回 这样的4步流水线优化成，取指令，读寄存区，读内存，传数据，计算，传回数据，写回 更细致的多步流水线，使得流水线运行的更丝滑。

for循环有时候可以通过将计算部分拆成多个并行的部分，这样就可以利用超标量的优化，提升运算速度。

比如

mov [1], eax
mov [4], ebx
mov [8], ecx
mov [12], edx

想这样四个不同的寄存区放到4个不同的地址，相互不冲突，那么对于这个运算核来说就可以同时进行。

对于下面这种例子就可以优化：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int calc(int n) {
    int ans=1;
    for(int i=1;i<=n;++i) {
        ans*=i;
    }
    return ans;
}

int main() {
    int n=1000000000;
    calc(n);

    return 0;
}

通过将for循环拆分成可以并行的部分，就可以利用超标量。

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int calc(int n) {
    int ans=1;
    int v1=1, v2=1, v3=1, v4=1;
    for(int i=1;i<=n;i+=4) {
        v1*=i;
        v2*=(i+1);
        v3*=(i+2);
        v4*=(i+3);
    }
    ans = v1*v2*v3*v4;
    return ans;
}

int main() {
    int n=1000000000;
    calc(n);

    return 0;
}

查看当前cpu的超线程

lscpu命令查看cpu的状态，超线程状态下threads per core数值为2，禁用时为1. threads per core为每个核有几个线程。