基本操作cpu时间成本

Question

我想知道，如何为资源非常有限的系统优化循环。比方说，如果我们有一个基本的for循环，比如(用javascript编写)：

for(var i = someArr.length - 1; i > -1; i--) { someArr[i] }

我真的不知道，!=不是比>便宜吗？

我希望有任何资源用于支付基本运算符的计算成本，如前面提到的、>>、~、!等等。

Answer 1

在现代CPU上的性能绝非微不足道。以下是几件让事情复杂化的事情：

• 电脑速度很快。CPU每秒可以执行60亿条指令。因此，即使是最慢的指令也可以每秒执行数百万次，这意味着只有经常使用它，
• 现代CPU的指令才能同时运行。它们是流水线的，这意味着当一条指令被读取时，另一条指令从寄存器读取，第三条指令正在执行，第四条指令被写回寄存器。现代CPU有15-20个这样的阶段。在此基础上，他们可以在每个阶段同时执行3-4条指令。他们可以重新排序这些指令。例如，如果乘法单元被另一个指令所使用，也许我们可以找到一个加法指令来代替执行。因此，即使混合了一些慢指令，它们的成本也可以很好地隐藏起来，方法是在等待慢指令完成时执行其他指令。
• 内存比CPU慢数百倍。执行中的指令与从内存中检索数据相比，其成本是否相形见绌并不重要。即使这样也不可靠，因为CPU有自己的缓存试图隐藏这一成本。

因此，简单的回答是“不要试图超越编译器”。如果您能够在两个等效表达式之间进行选择，编译器可能也可以这样做，并且将选择最有效的表达式。根据上述所有因素，一项指令的成本各不相同。正在执行的其他指令，CPU缓存中的数据，运行的代码是哪个精确的CPU模型，等等。在一种情况下，超级高效的代码在另一种情况下可能非常低效。编译器将尝试选择最普遍有效的指令，并尽可能地对它们进行调度。除非您对此了解得比编译器多，否则您不太可能做得更好。

除非你真的知道你在做什么，否则不要尝试这样的微优化。正如上面所示，低级别的性能是一个非常复杂的问题，而且编写“优化”非常容易，从而导致代码的速度要慢得多。或者仅仅是牺牲可读性去做一些根本没有意义的事情。

此外，大多数代码对性能没有可衡量的影响。人们通常喜欢在这个问题上引用(或误用) Knuth：

我们应该忘记小效率，大约97%的时间说:过早的优化是万恶之源

人们通常将此理解为“不必费心地优化代码”。如果你真的读了完整的引语，一些更有趣的后果就会变得清晰起来：

大多数时候，我们应该忘记微优化。大多数代码很少被执行，所以优化并不重要。考虑到CPU每秒可以执行的指令数，很明显，必须经常执行代码块才能使其中的优化产生任何效果。因此，大约97%的时间，您的优化将是浪费时间。但他也说，有时候(3%的时间)，你的优化很重要。显然，寻找这3%有点像在干草堆中寻找一根针。如果您只是决定“优化您的代码”在一般情况下，您将浪费您的时间在前97%。相反，您需要首先找到实际需要优化的3%。换句话说，通过分析器运行您的代码，让它告诉您哪些代码占用CPU时间最多。那你就知道该怎么优化了。然后，您的优化不再是过早的。

Answer 2

这种微优化不太可能在任何最极端的(实时嵌入式系统？)中对您的代码产生显著的影响。环境。您的时间可能会得到更好的服务，担心代码的可读性和可维护性。

当有疑问时，一定要先问唐纳德·库思：

http://shreevatsa.wordpress.com/2008/05/16/premature-optimization-is-the-root-of-all-evil/

或者，对于稍微不那么高调的微观优化：

http://www.codinghorror.com/blog/archives/000185.html

Answer 3

大多数比较都是相同的，因为处理器只是在所有方面对其进行比较，然后根据以前的比较产生的标志做出决定，所以比较信号根本不重要。但是，有些体系结构试图根据您正在比较的值来加速这个过程，比如比较0。

据我所知，按位运算是最便宜的操作，比加减略快。乘法和除法运算比较昂贵，而比较运算是最高的海岸运算。