处理器真的计算零或一的乘积吗?为什么?

Do processors actually calculate multiplication by a zero or one? Why?

本文关键字：为什么 真的 计算 处理器      更新时间：2023-10-16

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在以下行中：

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

如果aOn是0或1，处理器实际执行乘法，还是有条件地计算结果（0为0，1为其他值）？

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我正在研究算法性能的一致性，这在一定程度上涉及到分支预测的效果。

假设这个代码：

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（其中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 );
}

其中aOn是0或1，并且它可以在另一个线程执行循环期间切换。

实际的条件计算（上例中的+ sin( i )）涉及更多的处理，if条件必须在循环中（有很多条件，而不仅仅是像上例中那样的一个；此外，对aOn的更改应该立即生效，而不是每个循环）。

忽略性能一致性，这两个选项之间的性能折衷在于执行if语句和乘法所需的时间。

无论如何，很容易发现，如果处理器不执行像1和0这样的值的实际乘法，那么第一个选项可能是双赢的解决方案（无分支预测，性能更好）。

处理器与0 s和1 s执行常规乘法运算。

原因是，如果处理器在每次计算之前检查0和1，则引入该条件将花费更多的周期。虽然您将获得0和1乘法器的性能，但您将失去任何其他值的性能（可能性更大）。

一个简单的程序可以证明这一点：

#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
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