>我有以下代码
const
NumIterations = 10000000;
var
i, j : Integer;
x : array[1..100] of Double;
Start : Cardinal;
S : Double;
begin
for i := Low(x) to High(x) do x[i] := i;
Start := GetTickCount;
for i := 1 to NumIterations do S := System.Math.Sum(x);
ShowMessage('Math.Sum: ' + IntToStr(GetTickCount - Start));
Start := GetTickCount;
for i := 1 to NumIterations do begin
S := 0;
for j := Low(x) to High(x) do S := S + x[j];
end;
ShowMessage('Simple Sum: ' + IntToStr(GetTickCount - Start));
end;
当为Win32编译时,Math.Sum比简单循环快得多,因为Math.Sum是用汇编程序编写的,并使用四重循环展开。
但是当为 Win64 编译时,Math.Sum 比简单循环慢得多,因为在 64 位中,Math.Sum 使用 Kahan 求和。这是一种优化,旨在最大限度地减少求和过程中的错误堆积,但甚至比简单循环要慢得多。
即,在为 Win32 编译时,我会针对速度进行优化的代码,在为 Win64 编译相同的代码时,我会获得针对准确性优化的代码。这不完全是我天真地期望的。
Win32/64 之间的这种差异有什么合理的理由吗?Double 始终为 8 个字节,因此 Win32/64 中的精度应相同。
在当前版本的Delphi中,Math.Sum是否仍然以相同的方式实现(Win32中的汇编程序和循环展开,Win64中的Kahan求和)?我使用Delphi-XE5。
在当前版本的 Delphi 中,Math.Sum 是否仍然以相同的方式实现(Win32 中的汇编器和循环展开,Win64 中的 Kahan 求和)?我使用Delphi-XE5。
是的(德尔福 10.3.2)。
Win32/64 之间的这种差异有什么合理的理由吗?Double 始终为 8 个字节,因此 Win32/64 中的精度应相同。
用于Win32的32位Delphi使用旧的FPU,而64位编译器使用SSE指令。当 XE2 中引入 64 位编译器时,许多旧的程序集例程没有移植到 64 位。相反,某些例程被移植到与其他现代编译器类似的功能中。
您可以通过引入 Kahan 求和函数来稍微增强 64 位实现:
program TestKahanSum;
{$APPTYPE CONSOLE}
uses
System.SysUtils,Math,Diagnostics;
function KahanSum(const input : TArray<Double>): Double;
var
sum,c,y,t : Double;
i : Integer;
begin
sum := 0.0;
c := 0.0;
for i := Low(input) to High(input) do begin
y := input[i] - c;
t := sum + y;
c := (t - sum) - y;
sum := t;
end;
Result := sum;
end;
var
dArr : TArray<Double>;
res : Double;
i : Integer;
sw : TStopWatch;
begin
SetLength(dArr,100000000);
for i := 0 to High(dArr) do dArr[i] := Pi;
sw := TStopWatch.StartNew;
res := Math.Sum(dArr);
WriteLn('Math.Sum:',res,' [ms]:',sw.ElapsedMilliseconds);
sw := TStopWatch.StartNew;
res := KahanSum(dArr);
WriteLn('KahanSum:',res,' [ms]:',sw.ElapsedMilliseconds);
sw := TStopWatch.StartNew;
res := 0;
for i := 0 to High(dArr) do res := res + dArr[i];
WriteLn('NaiveSum:',res,' [ms]:',sw.ElapsedMilliseconds);
ReadLn;
end.
64 位:
Math.Sum: 3.14159265358979E+0008 [ms]:492
KahanSum: 3.14159265358979E+0008 [ms]:359
NaiveSum: 3.14159265624272E+0008 [ms]:246
32 位:
Math.Sum: 3.14159265358957E+0008 [ms]:67
KahanSum: 3.14159265358979E+0008 [ms]:958
NaiveSum: 3.14159265624272E+0008 [ms]:277
15 位数字的 Pi 是3.14159265358979
在此示例中,32 位数学程序集例程精确到 13 位,而 64 位数学例程精确到 15 位。
结论:
64 位实现速度较慢(与朴素求和相比慢了两倍),但比 32 位数学例程更准确。
引入增强的 Kahan 求和例程可将性能提高 35%。
切换编译目标时,具有完全相同的 RTL 函数的行为不同是一个可怕的错误。它不应更改行为。更糟糕的是,Win64/pascal Sum() 在单或双上的行为并不相同!sum(single) 是朴素求和,而 sum(double) 使用 Kahan... :(
您最好使用普通+
运算符,或者创建自己的 Kahan 和函数。
我可以确认该错误仍然存在于Delphi 10.3中。