12.3. 指令融合和地址对齐

指令融合是指把多条指令改写为执行效率更高的一条或少量指令，以减少指令数并提升性能。例如：

shl   r3, 3
add.d r2, r2, r3
=>
alsl_d r2, r3, r2, 2

由于龙芯指令集提供移位加指令 alsl，存在数据相关的 shl 与 add 可以合并为一条 alsl 指令完成。

当多线程程序对共享数据访问顺序有要求时，可能需要在写指令 st 前后加入屏障指令 dbar。在这种情况下，改用带屏障语义的原子指令通常更高效，示例如下：

dbar 0
st.w r4, r12, 0
dbar 0
=>
amswap_db.w r0, r4, r12

访存地址应尽量满足自然对齐。访问非对齐地址（load 或 store）可能使处理器消耗更多内存周期，并引入额外处理。即便龙芯处理器已支持硬件自动处理非对齐访存，其成本低于纯软件处理方式，但仍会造成一定性能损失。因此，编写程序时应了解并使用常见的数据对齐方法，例如：

  • 将多字节整数和浮点数放在自然边界上；

  • 优先保证存储地址对齐，再考虑加载地址对齐；

  • 必要时在数据结构中加入填充字段，以满足对齐要求。

在龙芯指令集中，边界检查访存指令、原子访存指令，以及普通访存指令中的 LDX、STX，强制要求访存地址自然对齐；否则会触发非对齐例外。对于其他常用普通访存指令，如 LD.{B/H/W/D}、ST.{B/H/W/D}、LDX.{B/H/W/D}、STX.{B/H/W/D} 等，若硬件实现了非对齐访存，且当前环境配置允许非对齐访问，则指令可以访问非对齐地址。也就是说，地址未自然对齐时，硬件仍会完成访问并返回正确结果。LoongArch 支持由硬件处理非对齐内存数据访问。若要确认当前环境是否允许非对齐访存，可以编写简单测试程序验证，也可以读取控制状态寄存器 MISC 进行判断。