浮点数学执行时间答案

【问题标题】：Floating Point Math Execution Time浮点数学执行时间
【发布时间】：2010-01-12 18:56:27
【问题描述】：

第一个数据集执行时间增加的原因是什么？组装说明是相同的。

DN_FLUSH 标志未打开时，第一个数据集需要 63 毫秒，第二个数据集需要 15 毫秒。
开启 DN_FLUSH 标志后，第一个数据集需要 15 毫秒，第二个数据集需要 ~0 毫秒。

因此，在这两种情况下，第一个数据集的执行时间要长得多。

有没有什么办法可以减少执行时间以更接近第二个数据集？

我正在使用 C++ Visual Studio 2005，/arch:SSE2 /fp:fast 在 Intel Core 2 Duo T7700 @ 2.4Ghz Windows XP Pro 上运行。

#define NUMLOOPS 1000000

// Denormal values flushed to zero by hardware on ALPHA and x86
// processors with SSE2 support. Ignored on other x86 platforms
// Setting this decreases execution time from 63 milliseconds to 16 millisecond
// _controlfp(_DN_FLUSH, _MCW_DN);

float denormal = 1.0e-38;
float denormalTwo = 1.0e-39;
float denormalThree = 1;

tickStart = GetTickCount();

// Run First Calculation Loop 
for (loops=0; loops < NUMLOOPS; loops++)
{
    denormalThree = denormal - denormalTwo;
}

// Get execution time
duration = GetTickCount()-tickStart;
printf("Duration = %dms\n", duration);

float normal = 1.0e-10;
float normalTwo = 1.0e-2;
float normalThree = 1;

tickStart = GetTickCount();

// Run Second Calculation Loop 
for (loops=0; loops < NUMLOOPS; loops++)
{
    normalThree = normal - normalTwo;
}

// Get execution time
duration = GetTickCount()-tickStart;
printf("Duration = %dms\n", duration);

【问题讨论】：

您应该知道 GetTickCount() 对于计时代码几乎毫无价值。它的粒度往往非常大，可能高达 100 毫秒，因系统而异。请改用 QueryPerformanceCounter()。
QueryPerformanceCounter() 使用起来很痛苦……试试 timeGetTime()。此外，GetTickCount() 对于运行几秒钟或更长时间的事情并没有那么糟糕 - 请注意准确性。
顺便说一句，不要假设使用 /arch:SSE2 /fp:fast 实际上会使您的代码更快。对于我的代码，我发现 /fp:precise 和使用 FP 堆栈实际上更快。同样，不要假设浮点数比双精度数更快。测试所有选项。

标签： c++ floating-point x86

【解决方案1】：

引用英特尔的优化手册：

当 SIMD 的输入操作数浮点指令 [这里包括使用 SSE 完成的标量算术] 包含小于的值数据类型的可表示范围，发生异常异常。这导致显着的性能惩罚。 SIMD 浮点数操作有一个清零模式结果不会下溢。因此后续计算将不会面临性能损失处理非正规输入操作数。

至于如何避免这种情况，如果您无法刷新非正规：尽您所能确保您的数据得到适当的缩放，并且您一开始就不会遇到非正规。通常这意味着延迟应用一些比例因子，直到您完成所有其他计算。

或者，在double 中进行计算，它具有更大的指数范围，因此您一开始就不太可能遇到非规范化。

【讨论】：

顺便说一下，float 的非正规限制大约是 1.18e-38，double 大约是 2.225e-308。
@KennyTM：使用基数 2 并避免近似值：在 2**-126 处浮动下溢，在 2**-1022 处加倍

【解决方案2】：

英特尔手册第 1 卷第 10.2.3.3 章的另一句话：

清零模式与 IEEE 标准 754 不兼容。IEEE 规定对下溢的掩蔽响应是提供非规范化结果（参见第 4.8.3.2 节，“归一化和非归一化有限数”）。清零提供模式主要是出于性能原因。以轻微的精度为代价损失，对于常见下溢的应用程序可以实现更快的执行并且可以容忍将下溢结果四舍五入为零。

【讨论】：