各种操作的近似 CPU 周期数答案

【问题标题】：Approximate Number of CPU Cycles for Various Operations各种操作的近似 CPU 周期数
【发布时间】：2011-02-11 17:51:24
【问题描述】：

我正在尝试查找各种操作需要多少 CPU 周期的参考。

我不需要确切的数字（因为这在 CPU 之间会有所不同），但我想要一些相对可信的数据，可以提供我可以在与朋友讨论时引用的大致数字。

举个例子，我们都知道浮点除法比位移位花费更多的 CPU 周期。

我猜不同之处在于除法大约是 100 个周期，而 shift 是 1，但我正在寻找可以引用的东西来支持它。

谁能推荐这样的资源？

【问题讨论】：

标签： reference citations cpu-cycles

【解决方案1】：

我做了一个小应用程序来测试这个。一个使用合成器免费版的非常近似的应用程序...e 是空的，数字非常近似循环

  divide|e:115|10
    mult|e: 48|10
     add|e: 48|10
    subs|e: 50|10
compare>|e: 50|10
     sin|e:135:10

循环分析器中的读数从 50 到 100 变化很大，通常是预期值的单倍或两倍，这些是代表平均值的数字，循环分析器是一个非常粗糙的工具，但它给出了公平的结果，一个解决方法用户在 ASM 中编码的指数以音频速率计算 exp 和基数，例如大约 800 个周期，所以我想说上述数字至少接近 50%。我认为分歧更大！似乎是两倍。如果你想让我制作的文件在 SM 免费版中运行，请发邮件给我，我打算保存一个 exe，这就是我这样做的原因，但你不能保存在免费版中，我很傻！我不会在 1.17 版中从第一方开始编写代码：/ ant.stewart 在 yahoo dotty com 的地方。

【讨论】：

为什么 MULT 的延迟与 ADD 差不多？我听说整数 MULT 通常比现代 CPU 中的 ADD 慢 3 倍。但是浮点 MULT 可能与浮点 ADD 具有相同的速度。

【解决方案2】：

对于 x86 处理器，请参阅 Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual，可能是附录 C。

但是，要弄清楚一条指令在现代 x86 处理器上执行需要多少个周期并不容易，因为它过多地依赖于例如访问缓存中的数据，对齐访问，分支预测是否失败，指令流水线是否停止以及其他很多事情。

【讨论】：

【解决方案3】：

这将取决于硬件。最好的办法是在您要测试的特定硬件上运行一些基准测试。

基准大致如下：

将原始运算运行一百万次（例如，将两个整数相加）
记录运行时间（例如，以秒为单位）
乘以您的机器每秒执行的周期数 - 这将得出所花费的总周期数。
将 1000000 除以上一步中的数字 - 这将为您提供每个周期的指令数。请记住，使用流水线时，这可能小于 1。

【讨论】：

如何消除运行1000000个周期所用的时间，以及用于存储次数、分支预测等的寄存器分配？

【解决方案4】：

有research由Agner Fog制作：

说明表

指令表：指令延迟、吞吐量和 Intel、AMD 和 VIA CPU 的微操作故障。

最后更新时间 2021-03-22

【讨论】：