现代 CPU 中浮点除法真的比乘法慢吗？

浮点除法与乘法的性能影响

有人指出，浮点除法的计算速度比乘法慢。本文深入研究了这一断言，并检验了其在现代 PC 架构中的有效性。

浮点运算中的除法在时间复杂度方面通常超过乘法。 CPU 通常在 1-2 个时钟周期内执行乘法，而除法则需要更长时间的过程。

为了说明性能差距，请考虑以下代码片段：

float f1 = 200f / 2;
// vs.
float f2 = 200f * 0.5;

在许多情况下，由于乘法比除法固有的效率，f2 的计算速度会更快。

这种性能差异也体现在更复杂的运算中。例如，以下循环：

float f1;
float f2 = 2;
float f3 = 3;
for(i = 0; i < 1e8; i++)
{
  f1 = (i * f2 + i / f3) * 0.5; //or divide by 2.0f, respectively
}

使用乘以 0.5 而不是除以 2.0f 会更有效地执行，因为除法需要迭代步骤。

显着的性能差异源于划分的架构复杂性。与可以通过将其转换为多次加法来并行化的乘法不同，除法涉及迭代减法，这是一种不太可并行化的操作。为了补偿，一些浮点单元采用倒数近似和乘法，牺牲一些精度来提高效率。

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