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在現代硬體上,整數計算仍然比浮點計算快嗎?

DDD
發布: 2024-12-05 13:04:12
原創
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Are Integer Calculations Still Faster Than Floating-Point Calculations on Modern Hardware?

現代硬體上的浮點與整數計算

整數計算真的比較快嗎?

程式設計師長期以來一直相信整數計算是本質上比浮點計算更快。然而,這種假設對於現代多核心處理器可能不再成立。

評估效能差距

為了評估各種CPU 架構上整數和浮點運算的相對速度,讓我們深入研究一些資料:

64 位元Intel Xeon X5550 @ 2.67GHz,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]
登入後複製

32 位元雙核心 AMD Opteron(tm) 處理器 265 @ 1.81GHz,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]
登入後複製

這些結果表明,在這些架構上,之間的效能差距整數和浮點運算比較少。在某些情況下,浮點計算甚至可以比整數運算更快,特別是對於「long long」等較長的資料類型。

效能注意事項

有幾個因素影響浮點的效能和整數運算:

  • CPU架構:不同的CPU有不同的浮點單位(FPU)和整數算術邏輯單元(ALU)。有些 CPU 有專用的 FPU,而有些 CPU 結合了 FPU 和 ALU。
  • 超標量執行:現代 CPU 使用超標量架構,這允許它們並行執行多個指令。這可以顯著提高浮點計算的效能,浮點計算可以處理比整數運算更多的獨立運算。
  • 浮點精度:浮點計算使用不同等級的精度(例如、單精度或雙精度),這會影響效能。雙精度計算通常較慢,但可以處理更廣泛的值。

測試效能

精確測試特定目標硬體上浮點和整數計算的效能,使用以下步驟:

  1. 編寫簡單的測試程式來執行所需的計算。
  2. 使用相同的最佳化設定編譯程式。
  3. 多次執行程式以減少系統差異的影響效能。
  4. 比較執行時間以確定相對速度

結論

雖然整數計算曾經明顯快於浮點計算,但在現代硬體上,這種差距已經顯著縮小。超標量架構、專用 FPU 和高效的浮點庫使得浮點運算的速度可與整數運算相媲美。因此,在假設整數計算本質上更快之前,有必要評估特定的硬體和工作負載。

以上是在現代硬體上,整數計算仍然比浮點計算快嗎?的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

來源:php.cn
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