c – 处理器实际上是否计算乘以零或一？为什么？

发布时间：2020-12-16 04:51:16 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：简短版在以下行中： aData[i] = aData[i] + ( aOn * sin( i ) ); 如果aOn为0或1,处理器是否实际执行乘法,还是有条件地计算结果(0表示0,其他值表示1)？长版我正在研究算法性能的一致性,其中部分涉及到Branch Prediction的效果. 假设是这段代码： for ( i =

简短版

在以下行中：

aData[i] = aData[i] + ( aOn * sin( i ) );

如果aOn为0或1,处理器是否实际执行乘法,还是有条件地计算结果(0表示0,其他值表示1)？

长版

我正在研究算法性能的一致性,其中部分涉及到Branch Prediction的效果.

假设是这段代码：

for ( i = 0; i < iNumSamples; i++ )
    aData[i] = aData[i] + ( aOn * sin( i ) );

将提供比此代码更稳定的性能(分支预测可能会破坏性能)：

for ( i = 0; i < iNumSamples; i++ )
{
    if ( aOn )
        aData[i] = aData[i] + sin( i );
}

aOn为0或1,它可以在循环执行期间由另一个线程切换.

实际的条件计算(上例中的sin(i))涉及更多的处理,if条件必须在循环内(有很多条件,不仅仅是上面例子中的一个;同样,aOn的变化应该有效立即而不是每个循环).

忽略性能一致性,两个选项之间的性能权衡是执行if语句和乘法的时间.

无论如何,很容易发现如果处理器不能对1和0之类的值执行实际乘法,则第一个选项可能是双赢解决方案(没有分支预测,性能更好).

解决方法

处理器使用0和1执行常规乘法.

原因是,如果处理器在每次计算之前检查0和1,则引入条件将需要更多周期.虽然您将获得0和1乘数的性能,但您将失去任何其他值的性能(更有可能).

一个简单的程序可以证明：

#include <iostream>
#include "cycle.h"
#include "time.h"

void Loop( float aCoefficient )
{
    float iSum = 0.0f;

    clock_t iStart,iEnd;

    iStart = clock();
    for ( int i = 0; i < 100000000; i++ )
    {
        iSum += aCoefficient * rand();
    }
    iEnd = clock();
    printf("Coefficient: %f: %li clock ticksn",aCoefficient,iEnd - iStart );
}

int main(int argc,const char * argv[])
{
    Loop( 0.0f );
    Loop( 1.0f );
    Loop( 0.25f );

    return 0;
}

输出为：

Coefficient: 0.000000: 1380620 clock ticks
Coefficient: 1.000000: 1375345 clock ticks
Coefficient: 0.250000: 1374483 clock ticks

（编辑：李大同）

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