仅使用加法场景下Intel Xeon E5-2640 v4理论最大FLOPS计算咨询

原有计算逻辑判断 #

你给出的计算逻辑是局部正确的，但没有覆盖峰值性能的全部优化场景，得到的54.4GFLOPS是单核心单精度、不启用乘加并行/FMA指令下的理论峰值，不是该CPU的最大理论浮点性能。 #

核心疑问解答 #

1. 关于是否需要乘以2的问题 #

需要乘以2，分两种场景说明：

• Broadwell架构的每个核心配备2个256位AVX浮点执行端口，两个端口都可以独立执行加法、乘法或融合乘加（FMA）指令，就算工作负载仅包含加法运算，单周期也可以并行执行2条AVX加法指令，这时候乘以2完全合理。
• 如果使用FMA指令（AVX2配套的扩展指令，E5-2640 v4支持），单条指令可以完成「乘+加」两次浮点运算，相当于在并行执行的基础上又把单指令的浮点运算数翻了一倍，这种场景下的峰值性能还能再提一倍。

2. 计算结果的适用范围 #

你算出来的54.4GFLOPS确实是单核心的浮点性能值，对应单精度、仅用单条浮点执行端口、不使用FMA的场景。 #

不同公开数据差异的原因 #

不同资料的数值差大，是因为计算时的假设条件不同：

• 大于800GFLOPS的数值：对应全核心（E5-2640 v4共10核心）、单精度、启用FMA、按全核心睿频2.4GHz计算，理论值为 2.4GHz × 10核 × 2指令/周期 × 8单精度数/指令 × 2运算/指令 = 768GFLOPS，和800GFLOPS的差异来自部分统计把单核心睿频的波动收益算入。
• 约200GFLOPS的数值：对应全核心、双精度、不使用FMA、按基频计算，理论值为 2.4GHz ×10核 ×2指令/周期 ×4双精度数/指令 = 192GFLOPS，和200GFLOPS近似。
• 第三方列表的147.7GFLOPS整机数值：属于实测非峰值性能，一般是未使用AVX2指令集、仅用SSE 128位SIMD计算的结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joxixi