cpu - 现代 CPU 是否跳过乘法为零？

Question

我想知道当前的 cpus 是否避免在其中至少一个为零时将两个数字相乘。谢谢

Answer 1

这取决于 CPU 和(在某些情况下)操作数的类型。

较旧/较简单的 CPU 通常使用如下乘法算法:

integer operator*(integer const &other) {
    unsigned temp1 = other.value;
    unsigned temp2 = value;
    unsigned answer = 0;

    while (temp1 != 0) {
        if (temp1 & 1) 
            answer += temp2;
        temp2 <<= 1;
        temp1 >>=1;
    }
    return integer(answer);
}

由于循环仅在/如果 temp1 != 0 时执行，如果 temp1，循环显然不会执行从 0 开始(但正如此处所写，不会尝试对其他操作数为 0 进行任何优化)。

然而，这基本上是一次一位的算法。例如，当乘以 32 位操作数时，如果每个位有 50:50 的机会被设置，我们预计平均大约有 16 次迭代。

较新的高端 CPU 通常一次至少处理两个位，甚至可能更多。它不是一个单一的硬件执行多次迭代，它通常会为乘法的每个阶段使用单独的(尽管本质上相同)硬件流水线操作(尽管这些通常不会在正常的流水线图中显示为单独的阶段)处理器)。

这意味着无论操作数如何，执行都将具有相同的延迟(和吞吐量)。平均而言，它稍微改善了延迟和吞吐量，但确实导致每个操作以相同的速度发生，而不管操作数如何。