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浮点乘法总是比除法快吗?

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

比较浮点除法和乘法性能

简介:

在浮点运算领域,潜在的除法和乘法之间的性能差异常常会激发人们的好奇心。本文旨在深入探讨该主题,探讨使用除法或乘法进行编码是否会产生性能优势。

性能注意事项:

传统上,浮点计算中的除法被认为比乘法慢。然而,现代处理器架构为这些操作提供了不同级别的性能。许多 CPU 仅需 1 或 2 个时钟周期即可执行乘法,而除法通常需要更多周期。

例如,除法可以超过 24 个周期,正如该主题的答案中强调的那样。这种差异源于这些操作的算法性质。乘法可以分解为大量并发加法,而除法涉及迭代减法,这是硬件中效率较低的过程。

代码结构的影响:

在分析代码结构中,更新 1 中提供的示例表明,与乘法相比,除法可能会产生显着的性能开销。在代码片段中:

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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循环内的除法运算 (i / f3) 会导致执行时间增加。除以 2.0f(乘法方法)会提高性能。

除法复杂性的根本原因:

除法的架构要求比乘法更复杂。除法涉及求两个数的商,这个过程需要更复杂的计算。为了缓解这个问题,一些 FP 单元采用了一种称为倒数乘法的近似技术,该技术以牺牲精度为代价来加快除法速度。

结论:

而浮点在现代 PC 架构上,除法可能比乘法慢,性能差异取决于特定处理器和正在执行的代码结构。对于性能至关重要的应用程序,选择乘法而不是除法可能会带来一些优势。然而,这些操作的相对性能影响应该在整体算法设计的背景下进行评估。

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来源:php.cn
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