C 性能比较：64位和32位乘法

我使用的是英特尔（R）Core（TM）i5-4200U处理器@1.60GHz，我想知道为什么64位数字的乘法比32位数字的乘法慢。我用C做了一次测试，结果表明它需要两倍的时间

我预计它需要相同的时间，因为CPU使用本机64位寄存器，数字的宽度应该无关紧要（只要它们适合64位寄存器）

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有人能解释一下吗？

x86-64指令集中有专门的指令，表示您只想将两个

32位的
量相乘。一条指令在x86-64程序集的特定方言中可能看起来像
IMUL%EBX，%ECX
，而不是64位乘法
IMUL%RBX，%RCX

所以处理器知道你只想乘以32位的量。这种情况经常发生，因此处理器的设计者确保对内部电路进行优化，以在这种更简单的情况下提供更快的答案，就像3位数的乘法比6位数的乘法更容易一样。这种差异可以从Agner Fog测量的计时中看出，并在他的文章中进行了描述

如果编译器的目标是较旧的32位IA-32指令集，则32位乘法与64位乘法之间的差异更大。编译器必须只使用32位乘法指令实现64位乘法，使用其中四个指令（如果只计算结果的64个最低有效位，则使用三个指令）。
在这种情况下，64位乘法的速度可能比32位乘法慢三到四倍。
我可以想到这里出现了一个问题，因为64位乘法

实际上，两个32位数字相乘的结果最多为64位。但是，如果将两个64位数字相乘，乘积可能是128位，并且在所有情况下都大于64位

作为8086微处理器中的一个类似示例，如果您对8位数字和16位数字执行相同的操作，您将遇到CPU寄存器也必须从AX寄存器和DX寄存器存储它的情况（如果您知道汇编语言缩写）

所以，我相信这可能会增加计算时间！！！我觉得这就是让你的64位乘法变慢的原因
 猜测不是答案，也许这应该是注释。AX和DX是16位寄存器。当然，并非所有64位乘法都会在结果中产生128个有效位。2和3操作数mul指令丢弃高阶位。AX和DX为16位，但x86_64系统中的对应指令可能具有相同的情况。似乎我忘了提到8086系统，我给出的这个例子是针对8086微处理器的！我正在添加它。谢谢@Gene——我的答案以前也有过，不是所有的64位乘法都是128位长的，但肯定大于64位！您确定要编译为64位吗？@Boann大多数实现x86-64的处理器仍然具有更快的32位乘法。请参见中的第12页，了解32位和64位IMUL之间的一个计时差异。@Boann错误的页面！（这是针对一个旧处理器的，乘法运算只有32位，但仍然比16位乘法快）。在实现x86-64的处理器上尝试第22页的64位与32位IMUL。现代内核速度快得离谱。但这并不是程序中的典型约束，那些高速内核必须处理速度慢得离谱的内存。当您使用64位乘法器时，您可能会移动两倍的数据，当真正的瓶颈是内存时，移动速度当然会是原来的两倍。有，快速解释，还有很多。没有必要不显示您的代码，这样您就可以得到准确的答案而不是猜测。最好显示汇编代码。此外，现代CPU在有机会的情况下，可能能够并行处理两个32位操作，使用与单个64位操作相同的逻辑电路。