在現代硬體上，整數計算仍然比浮點計算快嗎？

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:

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32 位元雙核心 AMD Opteron(tm) 處理器 265 @ 1.81GHz，gcc 3.4.6 -O3:

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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。

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