浮動小数点の除算と乗算: 最新の CPU では除算は依然として大幅に遅いですか?

浮動小数点の除算と乗算

プログラミングの領域では、浮動小数点演算間の微妙な違いを理解することがパフォーマンスにとって重要です。最適化。多くの場合、浮動小数点除算は乗算よりもはるかに遅いと考えられていますが、この記事では、これが現代の PC アーキテクチャに当てはまるかどうかを詳しく調べ、パフォーマンスの違いの背後にある根本的な理由を探ります。

パフォーマンスに関する考慮事項

ここで示した例では、純粋な浮動小数点演算を考えると、パフォーマンスの点では除算と乗算はまったく同じではありません。除算は多くの場合、より多くの計算を必要とし、著しく遅くなる可能性があります。ただし、両方の演算を効率的に処理する最新の CPU では、この違いはそれほど顕著ではありません。

繰り返しの除算と乗算演算を含む更新されたコード スニペットでは、除算は一般的に依然として遅くなりますが、重大な程度ではありません。ループの全体的な速度は、キャッシュの動作や特定の CPU アーキテクチャなどの要因によって異なります。

アーキテクチャとアルゴリズムの影響

乗算より除算がかかる理由を理解するにはハードウェア レベルでは、浮動小数点ユニット (FPU) の内部演算を詳しく調べる必要があります。乗算にはシフトと加算が含まれ、これらは同時に実行できますが、除算には反復的な減算が含まれます。この順次的な性質により、実行時間が長くなります。

一部の FPU は、このパフォーマンスのギャップを軽減するために最適化を採用しています。これらは、除数の逆数を近似し、除算ではなく乗算を実行します。この方法では精度が犠牲になりますが、大幅に高速化できます。

結論

最新の PC アーキテクチャでは、浮動小数点の除算と乗算のパフォーマンスの違いは、古いものと比べて微妙です。システム。ただし、特定のシナリオや除算を多用するコードの場合は、パフォーマンスを最適化するときにこれらの操作の相対速度を考慮する価値があります。

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