加减乘除、开根号、log等C代码实现需要多少个时钟周期

最新推荐文章于 2025-01-26 11:30:00 发布
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分类专栏： C++ 文章标签： c 算法
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/woxincd/article/details/7386108
本文概述了不同数学运算所需的大致时钟周期数：加减法需要几个周期，乘法约需10几个周期，除法则需20至30个周期；更复杂的如开根号大约需要8000个周期，而对数运算则估计需要1000个周期左右。文中还提及了这些运算存在更快的算法。

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加减法需要几个时钟周期，乘法需要10几个时钟周期，除法需要2、3十个时钟周期，开根号需要8000个时钟周期，log应该比开根号快点，毛估估1000个时钟周期，当然开根号和log都有快速算法。但是几百到上千个周期还是要的。

 

不对之处各位看官斧正。

【51项目】四则运算计算器+lcd1602实现加减乘除（含有详细资源资料代码）
嵌入式技术开发
04-22 3082
该设计系统是以 AT89S52 为单片机， P1 口作为输入端，外接 4X4 的键盘。通过键盘扫描来对输入数的控制，在 P0 口、P2 口接了驱动电路，用来保证 LCD 的工作正常。计算器将完成的功能有加，减，乘，除等功能。
自己动手写CPU之第七阶段（9）——除法指令说明及实现思路
leishangwen的专栏
09-05 6034
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定积分求解过程是否变限问题 以及当换元时注意事项
m0_63523451的博客
05-26 6161
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CHIERYU的专栏
06-02 6264
看了博客：加减乘除、开根号、log等C代码实现需要多少个时钟周期 。 决定亲自试一把。逻辑是：假定CPU一直在执行加减乘除等操作，那么让cpu循环执行N次，得到总的时间t，再cat /proc/cpuinfo得到CPU的主频大小f，根据公式t*f/N即可得到每次运算所需的时钟周期数。CPU型号为：Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2640 v4 @ 2.40GHz比如对于开根号：#i...
c语言 乘法 指令周期,【经验分享】KE02单条乘法指令为一个周期的测试方法讲解...
weixin_31487533的博客
05-18 751
本帖最后由 FSL_TICS_Robin 于 2014-7-18 14:27 编辑【经验分享】KE02单条乘法指令为一个周期的测试方法讲解一， 问题描述前不久，在我们飞思卡尔的外部坛子有几位网友提出我们Coretex M0+内核芯片的乘法指令运行周期的问题。通过cortex M0+内核相关文档，我们知道乘法指令MULS Rd, Rm, Rd 占用的机器周期是1或者是32， 那么到底是1还是32呢？...
计算机组成原理alu功能实现代码_从零打造一台计算机有多难？复旦本科生大神花费了一年心血！...
weixin_39829501的博客
11-24 511
微信改版，置顶本公众号避免遗漏最新文章！栗子 晓查 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI一块小小的CPU里有多少个晶体管？几十亿个。单枪匹马造出一个CPU乃至完整的电脑需要多长时间？有位大牛在《我的世界》游戏里用实际行动回答了这个问题：可能要花费一年多。这篇造计算机的教程一经转载就在知乎上火了。这并不是一篇游戏攻略，而是来自复旦大学的季文瀚，写的一篇课程论文。他在大二时就...
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m0_38012497的博客
01-26 371
实际上，关于传统加法器和流水线加法器输出结果所需时钟周期的描述，存在一个常见的误解。流水线加法器的优势并不在于它能在每个时钟周期内输出一个结果（至少在流水线填充完成之前不是这样），而是在于它能通过并行处理多个操作来提高整体的处理速度和吞吐量。因此，虽然流水线加法器在流水线填充完成之前可能需要多个时钟周期才能输出第一个结果，但其通过并行处理和连续处理能力带来的整体性能提升是显而易见的。综上所述，流水线加法器的优势并不在于它能在每个时钟周期内输出一个结果，而在于其通过并行处理和连续处理能力带来的整体性能提升。
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C#简单计算器（实现加减乘除）
04-11
总之，通过以上代码，我们可以实现一个基本的C#简单计算器，它可以执行加减乘除混合运算。虽然原始版本不支持负数，但通过适当的修改，我们可以轻松地扩展其功能，使其更加强大。这个计算器的实现是一个很好的学习C#...
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主流单片机指令周期介绍
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单片机中加减乘除运算符号
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<think>好的，我现在需要回答用户关于单片机中加减乘除运算符号的问题。首先，我得确认用户的需求是什么。他们可能是在学习单片机编程，想知道这些基本运算符的使用方法、注意事项或者底层原理。接下来，我需要回忆单片机中常用的编程语言，主要是C语言，因为大多数单片机开发都使用C。 首先，加减乘除在C语言中的符号是+、-、*、/，这和普通计算机上的C语言是一样的。不过，考虑到单片机的资源有限，比如处理速度、内存等，用户可能需要了解这些运算在单片机中的效率或特殊处理。 然后，加法运算，用户可能想知道基本的变量相加，或者涉及指针操作，比如地址计算。例如，用指针访问数组元素时，加法运算可能会有不同的表现，需要避免越界。 减法方面，除了普通减法，还需要注意无符号数减法的结果是否为负数，这可能导致下溢，结果会变成一个很大的正数，容易出错。比如，uint8_t类型变量减到负数时，结果会是255，这可能引发逻辑错误。 乘法在单片机中比较消耗资源，尤其是没有硬件乘法器的8位单片机，可能需要多个指令周期来完成。用户可能需要了解如何优化乘法，比如使用移位操作代替，或者注意数据类型的范围，防止溢出。例如，两个8位数相乘可能得到16位的结果，如果忽略这一点，可能导致数据截断错误。 除法运算在单片机中更为复杂，特别是除法器可能不存在，导致软件模拟，消耗大量时间。用户需要注意避免使用除法，或者尽量用移位或查表法代替。此外，整数除法会直接取整，可能不符合预期，需要注意舍入问题。 接下来，我需要考虑用户可能的实际应用场景。例如，在控制系统中，加减乘除运算用于计算PID参数、传感器数据处理等。这时候运算效率和精度都很重要，用户可能需要了解如何选择合适的数据类型，比如使用浮点数还是定点数，或者如何优化运算速度。 另外，特殊运算符如自增、自减（++、--）也是常用的，尤其是在循环或指针操作中。这些运算符的效率通常较高，但需要注意前置和后置的区别，避免逻辑错误。 可能还需要提到运算优先级，比如乘除先于加减，使用括号来明确顺序，防止因优先级理解错误导致的bug。例如，a + b * c 和 (a + b) * c 的结果不同，必须正确使用括号。 然后，数据类型的影响也很重要。比如，char类型进行运算时会提升为int，可能导致意料之外的结果。另外，溢出问题，尤其是在使用较小的数据类型如uint8_t时，加减乘除都容易溢出，需要谨慎处理。 对于浮点运算，大多数低端单片机没有硬件浮点单元，使用软件模拟会非常慢，应尽量避免。如果必须使用，可以考虑使用定点数运算库来优化性能。 总结下来，我需要分点介绍每个运算符，说明它们在单片机中的使用方式、注意事项、常见问题及优化方法。同时，结合实际例子，让用户更容易理解。例如，给出一些代码片段，说明正确的使用方法和可能出现的错误。 最后，要确保语言通俗易懂，结构清晰，帮助用户逐步理解。可能需要提醒用户在进行运算时注意资源消耗，优化代码效率，以及处理可能的溢出和精度问题。</think>在单片机编程中，加减乘除运算符号的使用与标准C语言一致，但需特别注意硬件资源限制和运算效率。以下是详细说明： --- ### **1. 加法运算符 `+`** - **基本功能**：实现数值相加或地址偏移。 - **示例**： ```c int a = 5 + 3; // a = 8 char *ptr = 0x1000; ptr = ptr + 2; // 地址偏移：0x1000 → 0x1002（假设char为1字节） ``` - **注意事项**： - **指针运算**：加法会根据数据类型自动调整偏移量（如`int`类型占4字节时，`ptr + 1`实际偏移4字节）。 - **溢出风险**：若结果超出变量范围（如`uint8_t`超过255），数值会回绕（如`200 + 100 = 44`）。 --- ### **2. 减法运算符 `-`** - **基本功能**：实现数值相减或计算地址差值。 - **示例**： ```c int b = 10 - 4; // b = 6 char *p1 = 0x2000; char *p2 = 0x2010; int diff = p2 - p1; // 地址差：0x10（即16字节） ``` - **注意事项**： - **无符号数减法**：若结果为负，会回绕为大正数（如`uint8_t a = 5 - 10;` → `a = 251`）。 - **指针有效性**：避免指针越界访问。 --- ### **3. 乘法运算符 `*`** - **基本功能**：实现数值相乘。 - **示例**： ```c int c = 3 * 4; // c = 12 ``` - **注意事项**： - **资源消耗**：无硬件乘法器的单片机（如部分8位MCU）需用软件模拟，效率极低。 - **溢出问题**：两数相乘可能超出数据类型范围（如`uint8_t a = 200 * 2 = 400` → 实际值144）。 - **优化建议**： - 用移位代替乘法（如`a * 8` → `a << 3`）。 - 使用`uint16_t`或更大类型存储结果。 --- ### **4. 除法运算符 `/`** - **基本功能**：实现数值相除（取商）。 - **示例**： ```c int d = 15 / 4; // d = 3（整数除法舍去小数） ``` - **注意事项**： - **高耗时性**：无硬件除法器的单片机需软件模拟，耗时可能达数十个周期。 - **除零错误**：导致程序崩溃或不可预测行为，需显式检查除数。 - **舍入误差**：整数除法直接截断小数（如`7 / 2 = 3`）。 - **优化建议**： - 用移位代替除法（如`a / 8` → `a >> 3`）。 - 使用查表法或预计算常量。 --- ### **5. 特殊场景与优化技巧** - **浮点运算**：尽量避免，改用定点数（如Q格式）或缩放整数运算。 ```c // 示例：用整数模拟0.1精度（缩放10倍） int value = 15; // 实际表示1.5 int result = value * 2; // 3.0 → 存储为30 ``` - **自增/自减运算符**：`++`和`--`常用于循环控制，效率较高。 - **运算符优先级**：乘除优先于加减，建议用括号明确顺序。 ```c int e = 2 + 3 * 4; // e = 14（而非20） int f = (2 + 3) * 4; // f = 20 ``` --- ### **总结** | 运算符 | 适用场景 | 风险点 | 优化方法 | |--------|--------------------|----------------------|------------------------------| | `+` | 计算、地址偏移 | 溢出、指针越界 | 检查范围，使用合适数据类型 | | `-` | 计算、地址差 | 无符号数下溢 | 显式判断结果正负 | | `*` | 数值相乘 | 高耗时、溢出 | 移位代替、扩大数据类型 | | `/` | 取商操作 | 极低效率、除零错误 | 移位代替、查表法 | **实际开发建议**： 1. 尽量使用位操作（如移位）代替乘除。 2. 优先选择无符号类型，避免符号位带来的复杂性。 3. 关键代码段禁用中断，防止运算过程被打断。
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