比较和添加两个整数：详细

Question

我想知道比较两个整数需要多少个机器周期，如果我添加了多少机器周期，哪个更容易？

基本上我想看哪一个一般更贵？ 另外，我需要c，c ++，java perspective ......的答案。

非常感谢帮助!!

Answer 1

答案是肯定的。和不。也许吧。

有些机器可以在周期之间的空闲时间内比较两个值，而其他值则需要几个周期。在旧的PDP8上，您首先必须取消一个操作数，进行添加，然后测试结果以进行比较。

但是其他机器可以比添加更快，因为不需要修改寄存器。

但是在其他机器上，操作需要相同的时间，但是比较的结果需要几个周期才能到达可以测试它的地方，所以，如果你可以使用这些循环，那么比较几乎是如果你没有其他操作可以进入这些周期，那么免费，但相当昂贵。

Answer 2

通过减法进行比较，这与加法几乎相同，只是进位和减数是互补的，因此a - b - c变为a + ~b + ~c。这已在CPU中占用，并且基本上花费相同的时间量。

Answer 3

简单的答案是一个循环，两个操作同样容易。

很难给出完全通用的答案，因为当您深入了解细节时，处理器架构非常复杂。

所有现代处理器都是流水线的。也就是说，没有指令操作数在循环c中进入，并且结果在循环c + 1上可用。相反，该指令分为多个步骤。

指令被读入处理器的前端，处理器对指令进行解码。这可能包括将其分解为多个微操作。然后将操作数读入寄存器，然后执行单元处理实际操作。最终答案将返回到注册表中。

指令在每个循环中经历一个流水线阶段，而现代CPU具有10-20个流水线阶段。因此，添加或比较两个数字可能需要多达20个处理器周期。但是，一旦一条指令通过管道的一个阶段，就可以将另一条指令读入该阶段。理想情况是每个时钟周期，一条指令进入前端，而一组结果出现在另一条时钟。

让所有这些工作变得复杂有很大的复杂性。如果你想做+ b + c，你需要先添加+ b才能添加c。因此，处理器前端的许多工作都涉及调度。现代处理器采用无序执行，因此处理器将检查传入的指令，并重新排序它们使得它执行a + b，然后继续执行其他一些工作，然后在结果时执行结果+ c是可用的。

这一切都让我们回到原来的问题更容易。因为通常情况下，如果您要比较两个整数，那就是决定下一步该做什么。这意味着在获得最后一条指令的结果之前，您不会知道下一条指令。由于指令是流水线的，这意味着如果等待，您可能会丢失20个时钟周期。

因此，现代CPU有一个分支预测器，可以猜测结果是什么，并继续执行指令。如果它猜错了，必须抛出管道，并在另一个分支上重新开始工作。分支预测器有很大帮助，但是，如果比较是代码中的决策点，那么CPU处理的难度要大于添加。