估算 計算機對兩個簡單自然數做相乘運算需要多少時間?

時間 2021-06-09 10:28:06

1樓:

下圖是某型號cpu時鐘週期,cpu週期,指令週期的關係

2,直接硬體實現乘法

其中乘法陣列分有符號和無符號兩種(FA為全加器,一種簡單的數電原件)(第二張圖里的0,1,2是一般化全加器,也是全加器的一種,有興趣可以查查)

可見,浮點數乘法最終被轉換為一次整數加法和一次整數乘法。如果皆採取硬體實現,也就2到3個指令週期。

順帶一提,浮點數加法也有各種硬體技術來加速完成例如流水線技術,有興趣可以查查。

最後再談談指令週期的問題。

乙個指令週期指的是cpu完成乙個指令的時間(比如加法指令)

cpu週期是指cpu完成一次微指令的時間(微指令就是具體驅動cpu哪些硬體工作的指令,詳情請查)

而乙個微指令耗時1~4個時鐘週期不等)當然有些操作如記憶體儲存將耗時多的多,但是cache技術已經很好掩飾了這個問題。

做實驗的時候(8086)感覺2時鐘週期的微指令比較多,而指令一般由2~8個微指令構成,也就是說,一般乙個指令週期大概是8個時鐘週期。題主說假設cpu主頻2.5GHz,那麼指令週期就是312.

5MHz,再結合之前的論述,不難算出,完成一次乘法大概是6微秒。這還是按照8086這個古董貨的技術標準,現代cpu會有更加完美的硬體佈線和指令構成,再下降兩三個微秒也不是不可能的。

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