处理器实际上计算乘以零或一？为什么？

Question

简短版

在以下行中:

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

如果aOn是0或者1,处理器是否实际执行乘法,或者它是否有条件地计算出结果(0for 0,other-value for 1)？

长版

我正在研究算法性能的一致性,这部分涉及到分支预测的影响.

假设是这段代码:

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(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 );
}

与aOn是0或1,它可以在循环执行期间由另一个线程切换.

实际的条件计算(+ sin( i )在上面的例子中)涉及更多的处理,if条件必须在循环内(有很多条件,不仅仅是上面例子中的一个条件;同样,更改aOn应立即生效而不是每个循环).

忽略性能一致性,两个选项之间的性能权衡是在执行if语句和乘法的时间.

无论如何,很容易发现,如果处理器不能执行像1和等值的实际乘法0,则第一个选项可能是双赢解决方案(没有分支预测,性能更好).

Answer 1

处理器使用0s和1s 执行常规乘法.

原因是,如果处理器在每次计算之前0和1之前检查,那么条件的引入将需要更多的周期.虽然你会获得性能0和1乘数,但是你会失去任何其他值的性能(更有可能).

一个简单的程序可以证明:

#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 ticks\n", 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