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浮點乘法總是比除法快嗎?

DDD
發布: 2024-12-28 13:48:18
原創
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Is Floating-Point Multiplication Always Faster Than Division?

比較浮點除法和乘法效能

簡介:

在浮點運算領域,潛在的除法和乘法之間的性能差異常常會激發人們的好奇心。本文旨在深入探討此主題,探討使用除法或乘法進行編碼是否會產生效能優勢。

效能注意事項:

傳統上,浮點計算中的除法被認為比乘法慢。然而,現代處理器架構為這些操作提供了不同程度的效能。許多 CPU 僅需 1 或 2 個時脈週期即可執行乘法,而除法通常需要更多週期。

例如,除法可以超過 24 個週期,正如該主題的答案中所強調的那樣。這種差異源自於這些操作的演算法性質。乘法可以分解為大量並發加法,而除法涉及迭代減法,這是硬體中效率較低的過程。

程式碼結構的影響:

在分析程式碼結構中,更新1 中提供的範例表明,與乘法相比,除法可能會產生顯著的效能開銷。在程式碼片段中:

float f1, f2 = 2
float f3 = 3;
for( i =0 ; i < 1e8; i++)
{
  f1 = (i * f2 + i / f3) * 0.5; //or divide by 2.0f, respectively
}
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循環內的除法運算 (i / f3) 會導致執行時間增加。除以 2.0f(乘法方法)會提高效能。

除法複雜性的根本原因:

除法的架構要求比乘法更複雜。除法涉及求兩個數的商,這個過程需要更複雜的計算。為了緩解這個問題,一些 FP 單元採用了一種稱為倒數乘法的近似技術,該技術以犧牲精度為代價來加快除法速度。

結論:

而浮點在現代 PC 架構上,除法可能比乘法慢,效能差異取決於特定處理器和正在執行的程式碼結構。對於性能至關重要的應用程序,選擇乘法而不是除法可能會帶來一些優勢。然而,這些操作的相對性能影響應該在整體演算法設計的背景下進行評估。

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來源:php.cn
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