Les calculs de nombres entiers sont-ils toujours plus rapides que les calculs à virgule flottante sur le matériel moderne ?

Calculs à virgule flottante ou entiers sur du matériel moderne

Les calculs d'entiers sont-ils vraiment plus rapides ?

Une croyance de longue date parmi les programmeurs est que les calculs d'entiers sont intrinsèquement plus rapide que les calculs à virgule flottante. Cependant, cette hypothèse n'est peut-être plus valable pour les processeurs multicœurs modernes.

Évaluation de l'écart de performances

Pour évaluer la vitesse relative des calculs d'entiers et de virgules flottantes sur diverses architectures de processeur, examinons dans certaines données :

Intel Xeon X5550 64 bits à 2,67 GHz, gcc 4.1.2 -O3 :

short add/sub: 1.005460 [0]
short mul/div: 3.926543 [0]
long add/sub: 0.000000 [0]
long mul/div: 7.378581 [0]
long long add/sub: 0.000000 [0]
long long mul/div: 7.378593 [0]
float add/sub: 0.993583 [0]
float mul/div: 1.821565 [0]
double add/sub: 0.993884 [0]
double mul/div: 1.988664 [0]

Processeur AMD Opteron(tm) double cœur 32 bits 265 à 1,81 GHz, gcc 3.4.6 -O3 :

short add/sub: 0.553863 [0]
short mul/div: 12.509163 [0]
long add/sub: 0.556912 [0]
long mul/div: 12.748019 [0]
long long add/sub: 5.298999 [0]
long long mul/div: 20.461186 [0]
float add/sub: 2.688253 [0]
float mul/div: 4.683886 [0]
double add/sub: 2.700834 [0]
double mul/div: 4.646755 [0]

Ces résultats montrent que, sur ces architectures, l'écart de performances entre nombre entier et virgule flottante les opérations sont relativement petites. Dans certains cas, les calculs en virgule flottante peuvent même être plus rapides que les opérations sur les nombres entiers, en particulier pour les types de données plus longs comme « long long ».

Considérations relatives aux performances

Plusieurs facteurs influencent les performances des calculs en virgule flottante. et calculs d'entiers :

• Architecture du processeur : Différents processeurs ont différentes unités à virgule flottante (FPU) et unités arithmétiques logiques entières (ALU). Certains processeurs ont des FPU dédiés, tandis que d'autres combinent des FPU et des ALU.
• Exécution superscalaire : Les processeurs modernes utilisent une architecture superscalaire, qui leur permet d'exécuter plusieurs instructions en parallèle. Cela peut améliorer considérablement les performances des calculs à virgule flottante, qui peuvent gérer plus d'opérations indépendantes que les opérations sur des nombres entiers.
• Précision en virgule flottante : Les calculs en virgule flottante utilisent différents niveaux de précision (par ex. , simple précision ou double précision), ce qui peut affecter les performances. Les calculs en double précision sont généralement plus lents mais peuvent gérer une plage de valeurs plus large.

Test des performances

Pour tester avec précision les performances des calculs à virgule flottante et entières sur un matériel cible spécifique , suivez les étapes suivantes :

1. Écrivez des programmes de test simples qui effectuent les calculs souhaités.
2. Compilez les programmes avec les mêmes paramètres d'optimisation.
3. Exécutez les programmes plusieurs fois pour réduire l'impact des variations dans le système performances.
4. Comparez les temps d'exécution pour déterminer la vitesse relative du opérations.

Conclusion

Alors que les calculs d'entiers étaient autrefois nettement plus rapides que les calculs à virgule flottante, cet écart s'est considérablement réduit sur le matériel moderne. L'architecture superscalaire, les FPU dédiés et les bibliothèques à virgule flottante efficaces ont rendu les opérations à virgule flottante comparables en vitesse aux opérations sur les nombres entiers. Par conséquent, il est essentiel d'évaluer le matériel et la charge de travail spécifiques avant de supposer que les calculs d'entiers sont intrinsèquement plus rapides.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!