CPU浮点运算与整点运算分别决定其什么方面的性能？什么是浮点运算

本文目录

• CPU浮点运算与整点运算分别决定其什么方面的性能
• 什么是浮点运算
• 浮点运算是什么意思啊
• cpu浮点运算是什么
• CPU的浮点运算是什么意思
• plc中浮点是什么意思
• 计算机中的‘浮点运算’是什么意思
• 什么叫CPU里的整数运算和浮点运算,各有什么用途
• 浮点运算是什么意思
• CPU里的浮点运算是什么意思

CPU浮点运算与整点运算分别决定其什么方面的性能

简单来讲在现代计算机环境下的日常使用中，整点运算性能影响如压缩与解压缩，计算机进程调度，编译器语法分析，计算机电路辅助设计，游戏AI处理类型的操作。而浮点运算单元主要影响CPU的科学计算性能，如流体力学，量子力学等，而更贴近我们日常能见到的应用就是多媒体相关的应用，如音视频的编解码，图像处理等操作。

ZEN的核心架构图

而我们通常在测试CPU时使用如Sandra 2018，Super Pi,wPrime，Fritz Chess Benchmark，WinRAR，7-zip，x264 FHD Benchmark等软件，这些测试软件就能够体现处理器理论整数运算单元和浮点运算单元性能的。

在具体使用的软件中，如压缩解压软件WinRAR，7-zip，程序员使用的GCC编译器，网络路由的选择，游戏中的AI以及我们日常试用操作系统调度都是整点运算。而我们在使用lightroom等图像处理软件，语音识别，视频的编解码，以及科学家使用Matlab进行科学计算时都用到了浮点运算能力。

对于玩家最关心的就是这些到底对游戏有什么影响。首先CPU承担着整个计算机中的任务进程分配问题，所以如果游戏代码优化不好，进行频繁的Draw Call操作，会非常消耗CPU任务调度资源。同时现在游戏AI做操作行为判断时，也是使用整点运算单元的。而现在很多游戏加入了防盗版机制，在运行游戏时频繁的加解密会消耗浮点运算性能。所以有朋友使用较老的硬件运行新游戏时，会非常影响游戏运行帧率。

所以整点运算性能和浮点运算性能都反映了CPU处理数据的能力。但是整点运算性能还反映了控制程序流的的能力。

在计算机中，定点数不一定是整数，而浮点数也不一定是小数。在计算机中，定点数是指小数点固定的数，而浮点数是指小数点不固定的数。在计算机中采用IEEE 754标准进行浮点数的存储的，他可以精确的的表示某一个数据。

在早期浮点运算单元并没有一开始就加入到CPU设计中的。但是在计算机中，运算单元都是逻辑电路，由浮点数的定义我们可以知道，在早期仅有整点数运算单元而不带有浮点数处理单元的 处理器上，处理浮点数的阶码、尾数的计算以及规格化就成为了很困难的事情，导致早期CPU在科学计算中依旧非常的缓慢。所以Intel就设计了独立于8086和8088处理器外的8087数学辅助处理器。到后来随着计算机不再是科学家的工具，也逐渐进入了公众视野，Intel在80486DX处理器核心内首次集成了浮点运算单元。

Intel 8087协处理器

Intel Core i7 7700k处理器的CPU-Z信息

早期的Intel x87系列数学运算辅助处理器只是作为一个提高浮点运算速度的处理器，而在现代处理器中，浮点计算功能会通过SIMD（Single Instruction Multiple Data，单指令多数据流）的技术实现并行计算能力。在打开CPU-Z后，开支持指令集一栏可以看到，现代处理器带有的SSE指令集就有处理浮点运算的能力。而在之后的发展中，也逐渐引入了SSE2，SSE3，SSE4，AVX，FMA等更加适用于现代软件开发的拥有强大浮点运算能力的指令集。

那接下来就有问题了，现代处理器加入了很多高度并行化的浮点运算单元，相较以往单纯CPU的浮点运算能力有了非常大的飞跃，但是相对于现代的图形处理器来说，这么些浮点运算能力是不够看的，那为什么不像几十年前一样不在CPU中集成浮点运算单元呢？？

Nvidia Geforce 256核心照片

对于这个问题，首先大家要了解为什么会独立出来图形处理器这种专有硬件的。在20世纪90年代，计算机多媒体逐渐开始兴盛起来，在1998年到1999年间，Intel和AMD的CPU中已经拥有了SSE或3DNow！这样的SIMD浮点运算指令集。但是随着电子游戏的发展，计算机的使用者对于计算机的图形性能有了更高的要求，但是此时的CPU内浮点运算性能并不满足需求，所以在此后图形处理器开始负担更多的浮点运算工作。

Nvidia CUDA核心工作流程

但图形处理器的使用者看到如此高效能的浮点运算处理器的时候就在思考如何能让这类设备承担除了图形计算之外的浮点计算性能。乘着GPGPU（General-purpose GPU）概念的逐渐兴起，显卡上的统一渲染架构的出现，也让这种计算方式真正成为现实。Nvidia在2007年正式发布了CUDA并行计算平台。之后也出现了如openCL的通用计算API（应用程序编程接口）。

到此我们突然发现，GPU都来抢CPU的浮点运算饭碗了，但为什么CPU非但没有取消浮点运算单元，反而其浮点运算性能越来越强？？

AMD推土机架构示意图

其实并不是没有人想到这样的情况，而是已经与产品这么做了，就是AMD的推土机架构。这个架构放弃了之前的一个核心就由一套整数运算单元和浮点运算单元的组合，而是让两个核心共享一个浮点运算单元组成一个簇，而AMD将这种架构叫做CMT，又称为群集多线程技术，之后又将相对与Intel有优势的GPU核心集成进CPU中，产生了APU处理器。AMD当时还为此成立了HSA基金会，为解决CPU和GPU的内存统一寻址问题，也提出了hUMA技术并用在了Sony的PS4游戏机上。

Sony Playstation 4主机，CPU和GPU共享8GB GDDR5内存

那为什么厂商做了这么多还是做不到用大规模的GPU取代CPU中的浮点运算单元呢？运算精度才是重点。CPU中的浮点运算单元是为了更高精度浮点运算准备的。如在最新Intel处理器中的AVX指令集可以处理512位扩展数据，这样大大提升了计算精度和速度。而GPU中的处理器都是为高度并行计算而设计的结构相对简单的核心，这些核心每一个都是SIMD处理器，但是能够处理的数据精度是有限的，在Nvidia以及AMD图形处理器上支持的数据精度大多是单精度和双精度浮点计算（FP32和FP64），甚至随着机器学习，深度学习，神经网络的流行，最新的图形处理器甚至支持了半精度浮点运算（FP16）。其次，由于在计算精度上相较于CPU中的浮点运算单元不高，所以在这些处理器中也没有内置数据校验和数据补偿处理的运算单元。所以对于使用GPU进行科学计算的人，需要在编程阶段就避免这样的问题。同时CPU和GPU在设计上就是非常不同的，CPU的浮点单元个数很少，但是单个浮点运算单元所提供的性能是很强的。而GPU中是用过海量的SIMD单元堆砌出来的浮点运算能力。在CPU设计时，还需要设计大量的多级缓存来提高CPU的运算速度。而GPU中通常只为这些SIMD处理单元内置不多的缓存，而提供大量的内存（显存）。

所以综合上面的分析，我们可以得出的结论是虽然GPU拥有更强大的浮点运算性能，但是限于其计算单元的设计，统一内存架构的设计，其还是不能完全取代CPU中的浮点运算核心。CPU中的整点运算单元在肩负着如压缩解压，编译器编译程序，网络路由，控制程序流等任务同时，其浮点运算核心也依旧在处理着图像处理，科学计算等需要更高精度计算的任务。

什么是浮点运算

　　浮点运算就是实数运算，因为计算机只能存储整数，所以实数都是约数，这样浮点运算是很慢的而且会有误差。现在大多数机器都是32位的，也就是说32位都用来表示整数的话，那么对于无符号整数就是0 到 2^32-1，对于有符号的话就是-2^31 到 2^31-1。
　　浮点运算使用三种不同的数据：
　　1）整数（Integer），又分为字，短整数（Short Integer）和长整数（Long Integer)
　　2）实数（Real）分单精度（Single Real）和双精度（Double Real)
　　3）压缩的二十进制数（BCD)

浮点运算是什么意思啊

??楼上错解，浮点数并不等于是小数，浮点数是为了精确表示一切数而生的。
??举个例子，计算机里整数和小数形式就是按普通格式进行存储，例如1024、3.1415926等等，这个没什么特点，但是这样的数精度不高，表达也不够全面，为了能够有一种数的通用表示法，就发明了浮点数。
??浮点数的表示形式有点像科学计数法（*.*****×10^***），它的表示形式是0.*****×10^***，在计算机中的形式为
.*****
e
±***），其中前面的星号代表定点小数，也就是整数部分为0的纯小数，后面的指数部分是定点整数。利用这样的形式就能表示出任意一个整数和小数，例如1024就能表示成0.1024×10^4，也就是
.1024e+004，3.1415926就能表示成0.31415926×10^1，也就是
.31415926e+001，这就是浮点数。浮点数进行的运算就是浮点运算。
??浮点运算比常规运算更复杂，因此计算机进行浮点运算速度要比进行常规运算慢得多。

cpu浮点运算是什么

1、浮点性能，以前称之为协处理器，486以前并不包含在CPU中（8086~8087，80286~80287，80386~80387=80386DX，80486SX~80487=80486DX,586=586+587……）浮点运算是高精度的运算方式，主要运用在科学和多媒体中。
2、可以理解为小数点可移动的运算方式。目前速度AMD》》Inter
3、浮点数是指带有有限位小数的有理数，如-10.8、0.00、25.01 等。
4、 浮点运算，得到的结果是一个浮点数，计算结果中的小数部分将保留下来。
例如：用浮点运算时，100.0÷3.0=33.33333333。
5、例如一颗子弹打到墙上，有一片土掉落，浮点运算强的，可能还能够把掉下来的灰尘也表现出来。
望采纳

CPU的浮点运算是什么意思

浮点运算是相对于定点运算来说的。
浮点运算简单理解可以为小数运算，即小数点是浮动的，像科学计数法的一样，比如320就是：3.2*10^2或者0.32*10^3等等表示。

plc中浮点是什么意思

是指浮点数以及浮点计算。浮点型简单讲就是实数的意思。浮点数在计算机中用以近似表示任意某个实数。浮点计算是指浮点数参与浮点计算的运算，这种运算通常伴随着因为无法精确表示而进行的近似或舍入。

例如，一个指数范围为±4的4位十进制浮点数可以用来表示43210，4.321或0.0004321，但是没有足够的精度来表示432.123和43212.3（必须近似为432.1和43210）。当然，实际使用的位数通常远大于4。

扩展资料：

浮点数表示法通常还包括一些特别的数值：+∞和−∞（正负无穷大）以及NaN（’Not a Number’）。无穷大用于数太大而无法表示的时候，NaN则指示非法操作或者无法定义的结果。

大部分计算机采用二进制（b=2）的表示方法。位(bit）是衡量浮点数所需存储空间的单位，通常为32位或64位，分别被叫作单精度和双精度。

有一些计算机提供更大的浮点数，例如英特尔公司的浮点运算单元Intel8087协处理器（以及其被集成进x86处理器中的后代产品）提供80位长的浮点数，用于存储浮点运算的中间结果。还有一些系统提供128位的浮点数

参考资料：百度百科-浮点

计算机中的‘浮点运算’是什么意思

就是浮点数的运算.大部份计算机采用二进制（b=2）的表示方法。位(bit)是衡量浮点数所需存储空间的单位，通常为32位或64位，分别被叫作单精度和双精度。有一些计算机提供更大的浮点数，例如英特尔公司的浮点运算单元Intel8087协处理器（以及其被集成进x86处理器中的后代产品）提供80位长的浮点数，用于存储浮点运算的中间结果。还有一些系统提供128位的浮点数（通常用软件实现）。

什么叫CPU里的整数运算和浮点运算,各有什么用途

整数运算是指得到的结果是一个整数，并且计算结果中的小数部分将被忽略。 整数运算虽然只能运算一个相对较小的数值范围，但这种表示是精确的。大多数机器都是32位的，也就是说32位都用来表示整数的话，那么对于无符号整数就是0 到 2^32-1，对于有符号的话就是-2^31 到 2^31-1。

浮点运算是指得到的结果是一个浮点数，计算结果中的小数部分将保留下来。浮点运算虽然可以运算一个较大的数值范围，但其表示只是近似的。因为计算机只能存储整数，所以实数都是约数，这样浮点运算是很慢的而且会有误差。

整数运算用于CPU中央处理器，在科学计算中，中央处理器可以通过整数运算，加快运算速度和提高系统执行效率。

在大多数情况下，浮点运算用于CPU辅助处理器，完成中央处理器完成其无法执行或执行效率、效果低下的处理工作。

扩展资料：

由于浮点运算适合两个数之间的任何运算，因此它需要非常多的资源。在没有 FPU 的处理器上，这些运算全部由软件通过 C 编译器库完成，并且对程序员不可见；但这样做性能非常低。在有 FPU 的处理器上，对于大部分指令而言，所有运算都由硬件在单个周期内完成。

C 编译器不使用其自身的浮点库，但会直接生成 FPU 原生指令。在有 FPU 的处理器上执行数学算法时，程序员不必在性能和开发时间之间做出选择。利用FPU，可以通过 matlab 或 scilab 等高级工具直接可靠地使用任何生成的代码，同时确保实现性能。

浮点运算是什么意思

浮点运算就是实数运算，因为计算机只能存储整数，所以实数都是约数，这样浮点运算是很慢的而且会有误差。现在大多数机器都是32位的，也就是说32位都用来表示整数的话，那么对于无符号整数就是0 到 2^32-1，对于有符号的话就是-2^31 到 2^31-1。
当我们用不同的电脑计算圆周率时，会发现一台电脑的计算较另一台来讲结果更加精确。或者我们在进行枪战游戏的时候，当一粒子弹击中墙壁时，墙上剥落下一块墙皮，同样的场面在一台电脑上的表现可能会非常的呆板、做作；而在另外一台电脑上就会非常生动形象，甚至与我们在现实中看到的所差无几。这都是浮点运算能力的差异导致的。
如果是实数的话，就不是这样了，机器有两种办法表示实数，一种是定点，就是小数点位置是固定的，一种是浮点，就是小数点位置不固定，计算方法也比较麻烦，通常会比整数运算代价大很多
FPU-》Floating Point Unit，浮点运算部件
BCD-》Binary Coded Decimal 压缩的二进制数，是用4个位来表示数字0~9，一个byte表示两个十进制数，比如01111001表示79
科学计数法:a×10的n次幂的形式。将一个数字表示成 （a×10的n次幂的形式），其中1≤|a|《10，n表示整数，这种记数方法叫科学记数法

CPU里的浮点运算是什么意思

如果你想详细地搞清以上问题，建议你去阅读有关386、486或Pentium汇编的书（8086/8088的汇编的书一般没有保护方式、虚拟地址、浮点数等概念），一般都会有专门的部分来讨论这些问题，因为要想准确地知道这些问题，还真需要花一些工夫。
浮点数是表示小数的一种方法。所谓浮点就是小数点的位置不固定，与此相反有定点数，即小数点的位置固定。整数可以看做是一种特殊的定点数，即小数点在末尾。8086/8088中没有浮点数处理指令，不过从486起，CPU内置了浮点数处理器，可以执行浮点运算。一般的浮点数有点象科学计数法，包括符号位、指数部分和尾数部分。
浮点运算指令
用于对浮点数进行运算。浮点运算要大大复杂于整数运算，所以CPU中一般还会有专门负责浮点运算的浮点运算单元。现在的浮点指令中一般还加入了向量指令，用于直接对矩阵进行运算，对于现在的多媒体和3D处理很有用。