Question

可能重复：
Are doubles faster than floats in c#?

我编写了简单的基准测试来检查我的应用程序中可以将double数据类型更改为float的性能。这是我的代码：

    // my form: 
    // one textbox: textbox1 (MultiLine property set to true)
    // one button: button1 with event button1_Click

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {

        int num = 10000000;

        float[] floats1 = new float[num];
        float[] floats2 = new float[num];
        float[] floatsr = new float[num];  // array for results
        double[] doubles1 = new double[num];
        double[] doubles2 = new double[num];
        double[] doublesr = new double[num]; // array for results

        Stopwatch stw = new Stopwatch();

        log("Preparing data");

        Random rnd = new Random();

        stw.Start();

        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            floats1[i] = NextFloat(rnd);
            floats2[i] = NextFloat(rnd);
            doubles1[i] = rnd.NextDouble();
            doubles2[i] = rnd.NextDouble();
        }
        stw.Stop();
        log(stw.Elapsed.TotalMilliseconds.ToString()+"ms");
        stw.Reset();




        log("");


        stw.Start();
        for (int i = 0; i <# i++)
        {
            floatsr[i] = floats1[i] * floats2[i];
        }
        stw.Stop();
        log("Multiplying floats: " + stw.Elapsed.TotalMilliseconds.ToString() + "ms");
        stw.Reset();



        stw.Start();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            doublesr[i] = doubles1[i] * doubles2[i];
        }
        stw.Stop();
        log("Multiplying doubles: " + stw.Elapsed.TotalMilliseconds.ToString() + "ms");
        stw.Reset();


        stw.Start();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            floatsr[i] = floats1[i] / floats2[i];
        }
        stw.Stop();
        log("Dividing floats: " + stw.Elapsed.TotalMilliseconds.ToString() + "ms");
        stw.Reset();


        stw.Start();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            doublesr[i] = doubles1[i] / doubles2[i];
        }
        stw.Stop();
        log("Dividing doubles: " + stw.Elapsed.TotalMilliseconds.ToString() + "ms");
        stw.Reset();

    }

    private void log(string text)
    {
        textBox1.Text = textBox1.Text + text + Environment.NewLine;
    }

    // I found that function somewhere on stackoverflow
    static float NextFloat(Random random)
    {
        double mantissa = (random.NextDouble() * 2.0) - 1.0;
        double exponent = Math.Pow(2.0, random.Next(-126, 128));
        return (float)(mantissa * exponent);
    }

我得到了这样的结果（发布，没有调试，英特尔移动酷睿双核T2500 2.0GHz 2MB CPU）：

Preparing data 5275,6862ms

Multiplying floats: 442,7865ms 
Multiplying doubles: 169,4028ms
Dividing floats: 550,7052ms 
Dividing doubles: 164,1607ms

我很惊讶，double上的操作几乎比float上的操作快3倍。我在这里搜索了“double float”，我发现了这个：

Is using double faster than float?

最佳答案主要集中在CPU架构上，但我不同意这一点。

我怀疑其他东西导致浮点数性能低下，因为我的带有英特尔SSE的CPU应该能够一次乘法或除4浮点数（打包浮点指令），或者一次加倍2次。所以花车应该更快。

也许编译器（或.net中的clr）以某种方式优化内存使用？

有没有办法优化它并使浮动更快？

请不要报告重复，我看到其他问题但他们不满意我。

我改变生成花车的方法后的结果现在看起来很好（Servy建议）：

Preparing data 1367,0678ms

Multiplying floats: 109,8742ms 
Multiplying doubles: 149,9555ms
Dividing floats: 167,0079ms 
Dividing doubles: 168,6821ms

Answer 1

它与你如何生成随机数有关。浮点数的乘法和除法并不完全相同;这些数字的实际值很重要。在浮点数的情况下，您将在相当大的范围内填充值。如果你创建你的花车，使它们介于0和1之间，就像双打一样，那么它会更像你期望的那样。只需将NextFloat更改为：

static float NextFloat(Random random)
{
    return (float) random.NextDouble();
}

我刚刚进行了一些测试，并且通过该更改，浮点数在乘法时的速度提高了33％。

当然，这只是使比较“公平”的最简单方法。为了更好地理解浮点数与双精度数的比较，你需要生成随机浮点数，并在各个类型的整个范围之间加倍，或者更好的是，两个保持值代表程序将使用的数据类型。

Answer 2

浮点数上的GPU操作仍然更快，在某些情况下到目前为止，因为它们具有32位浮点硬件。

您的x86（或x86_64）架构CPU在数学协处理器中没有32位支持。甚至64位支持。 x87浮点单元使用80位算术。

现在，现代x86 CPU确实具有SIMD指令（MMX，SSE，AVX），其硬件支持32位和64位浮点运算，具有更高的性能 - 如果您可以在SIMD单元中执行所有操作。在SIMD和FPU之间移动数据会降低性能。

从当前版本开始，.NET不使用MMX或SSE或AVX。您可以尝试使用Mono，它提供JIT编译为SIMD指令的内部方法。或者您可以将本机代码用于性能最敏感的部分，因为现代C ++编译器不仅允许使用SIMD，而且可以将看似普通的代码自动矢量化为SIMD指令。

简单的数学运算在double上比在float数据类型上更快？

2 个答案: