現代 CPU 上的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：速度比較

在性能關鍵型程式設計的世界中，整數計算的想法本質上比浮點運算更快一直是人們廣泛持有的信念。然而，隨著當今 CPU 的效能呈指數級增長，這種假設仍然有效嗎？

整數至上的神話與現實

整數計算，通常與涉及整數的運算相關由於早期電腦設計中缺乏浮點協處理器，傳統上認為速度更快。然而，現代 CPU 具有高度最佳化的浮點執行單元和緩存，使得速度差異可以忽略不計。

準確評估的基準測試

為了驗證這一說法，各種基準測試已經進行了研究。如所提供的響應所示，這樣的基準測試使用 mygettime() 函數來測量執行時間，比較整數和浮點加/減以及乘/除運算的效能。結果很有啟發性：

現代建築的結果

Processor	ALU/FPU Operation	Time (microseconds)
Intel Xeon X5550	Integer add/sub	1.005460
Intel Xeon X5550	Integer mul/div	3.926543
Intel Xeon X5550	Float add/sub	0.993583
Intel Xeon X5550	Float mul/div	1.821565

如基準測試所示，浮點運算與現代英特爾架構上的整數運算相當，甚至略快。有趣的是，結果顯示整數乘法和除法明顯慢於其他運算。

影響速度的因素

需要注意的是，硬體架構、編譯器最佳化和指令依賴性都會影響操作速度。在可以同時執行多條指令的管線設計中，每個核心的可用 ALU 和 FPU 數量在平行操作執行中起著至關重要的作用。

選擇正確的方法

雖然浮點與整數計算的確切速度可能會根據特定因素而有所不同，但很明顯，整數優越性的假設已經過時了。選擇整數和浮點運算應根據問題的本質和精確度要求。

對於精度要求較高的數值計算，優先選擇浮點運算，而整數運算仍然適用對於基於整數的問題或精度不太重要的情況。

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