組み込み型の性能：char vs. short vs. int vs. float vs. double

異なるサイズの整数型

典型的なのは CPU は、本来のワード サイズの整数を操作するのが最も高速です (ただし、64 ビット システムについてはいくつかの注意事項があります)。 最近の CPU では、32 ビット演算は 8 ビットや16 ビット演算よりも高速であることが多いですが、これはアーキテクチャによってかなり差があります。 また、CPUの速度は単独で考えることはできず、複雑なシステムの一部であることを覚えておいてください。 16ビット数での演算が32ビット数での演算の2倍遅いとしても、32ビットではなく16ビット数で表現すると、2倍のデータをキャッシュの階層に収めることができるのです。 それが、頻繁にキャッシュミスをする代わりに、すべてのデータがキャッシュから得られるという違いであれば、メモリアクセスの高速化は、CPUの動作の遅さを切り捨てることになります。

その他の注意事項。

ベクター化は、より狭い型に有利になるよう、バランスをさらに傾けます ( float や 8 ビットや 16 ビットの整数型) に有利になります。 しかし、良いベクトルコードを書くのは難しいので、多くの慎重な作業なしにこの利点を得られるとは思えません。

なぜ性能に差があるのでしょうか。

CPU上で演算が速いかどうかに影響する要因は、演算の回路の複雑さと、演算を速くしたいというユーザーの要求の2つだけです。

(チップ設計者がその問題に十分なトランジスタを投入しようと思えば、（理由の範囲内で）どんな演算も高速にすることができます。 しかし、トランジスタにはコストがかかります (むしろ、トランジスタをたくさん使用するとチップが大きくなるため、ウェハーあたりのチップ数が減り、歩留まりが低下し、コストがかかります)。したがって、チップ設計者は、どの演算にどれだけの複雑さを使用するかバランスをとる必要があり、(認識された) ユーザー需要に基づいてこれを実行します。 大まかには、演算を4つのカテゴリーに分類して考えることができます。

                 high demand            low demand
high complexity  FP add, multiply       division
low complexity   integer add            popcount, hcf
                 boolean ops, shifts

需要の高い、複雑度の低い操作は、ほぼすべての CPU で高速になります。これは、ぶら下がる果実であり、トランジスタあたりのユーザーの利益を最大化します。

高需要、高複雑度の演算は、高価な CPU (コンピュータで使用されるようなもの) で高速に処理されます。 しかし、高速な FP 乗算を搭載したトースターに 3 ドルを追加で支払う気はないでしょうから、安価な CPU ではこれらの命令が省略されることになります。

低需要で高複雑な演算は、一般にほぼすべてのプロセッサーで遅くなります。

低需要で低複雑な操作は、誰かがそれについて考えるのを煩わせれば速くなり、そうでなければ存在しなくなります。

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