MS VS 2010에서 x86 빌드와 x64 빌드 간에 부동 소수점 산술 결과가 다른 이유는 무엇입니까?

MS VS 2010에서 x86과 x64 사이의 부동 소수점 산술 불일치

Microsoft Visual Studio 2010에서 부동 소수점 산술 연산이 불일치를 나타냅니다. 동일한 64비트 시스템에서 실행되는 경우에도 x86과 x64 빌드 사이에 있습니다. 이는 다음 코드 조각에서 분명하게 드러납니다.

<code class="c++">float a = 50.0f;
float b = 65.0f;
float c =  1.3f;
float d = a*c;
bool bLarger1 = d < b;
bool bLarger2 = (a*c) < b;</code>

부울 변수 bLarger1은 일관되게 false이며 d는 두 빌드 모두에서 65.0으로 설정됩니다. 그러나 bLarger2는 x64에서는 거짓이지만 x86에서는 참입니다.

범인: x87과 SSE

x86 빌드가 x87을 사용한다는 사실에서 불일치가 발생합니다. FPU(부동 소수점 단위), x64 빌드는 SSE(스트리밍 SIMD 확장) 단위를 사용합니다. 차이점은 계산의 정밀도에 있습니다.

x87 FPU는 단정밀도 값을 처리하는 경우에도 기본적으로 배정밀도로 계산을 수행합니다. 반면 SSE 장치는 순수 단정밀도로 계산을 수행합니다. 결과적으로 x87 계산은 SSE 계산보다 약간 더 정확합니다.

이 경우 x87 FPU의 향상된 정밀도로 인해 d가 65.0보다 약간 작은 반올림 오류가 발생합니다. 이로 인해 x86의 경우 bLarger2가 false가 됩니다. 이와 대조적으로 x64의 SSE 계산은 d에 대해 더 정확한 값을 생성하여 bLarger2에 대한 실제 값을 생성합니다.

x86에 대한 해결 방법

x86 빌드를 강제하려면 단정밀도로 계산을 수행하려면 다음 줄을 추가할 수 있습니다.

<code class="c++">_controlfp(_PC_24, _MCW_PC);</code>

이것은 모든 계산을 단정밀도로 수행하도록 부동 소수점 제어 단어를 설정합니다. 이번 변경으로 x86 및 x64 빌드 모두에 대해 bLarger1 및 bLarger2가 모두 false로 설정됩니다.

결론

x86과 x64 사이의 부동 소수점 산술 불일치 MS VS 2010의 빌드는 x87 FPU와 SSE 장치의 차이점에서 비롯됩니다. x87 FPU의 더 높은 정밀도는 SSE 장치의 실제 단정밀도 계산과 비교하여 약간 다른 값을 가져옵니다. x86에서 단정밀도 계산을 강제함으로써 개발자는 이 문제를 완화하고 다양한 플랫폼에서 일관된 결과를 보장할 수 있습니다.

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