Точность и скорость Fortran против C - PullRequest
Новая
       4

Точность и скорость Fortran против C

3 голосов
/ 13 декабря 2011

Эта тема, вероятно, обсуждалась сотни раз. Я не пытаюсь требовать любой язык хуже или лучше. Я просто пытаюсь научиться ускорять свои С-коды. Итак, вот два кода для расчета Pi.

Первый находится в Fortran90: 

program calcpi
implicit none
integer :: i
real*8 :: pi

pi=0.0
do i = 0,1000000000
   pi = pi + 1.0/(4.0*i+1.0)
   pi = pi - 1.0/(4.0*i+3.0)
end do

pi = pi * 4.0

write(*,*) pi

end program calcpi

Второй находится в C: 

#include<stdio.h>
#define STEPCOUNTER 1000000001
int main(int argc, char * argv[])
{
long i;
double pi=0;
#pragma omp parallel for reduction(+: pi)
for ( i=0 ; i < STEPCOUNTER; i++){
   /*pi/4=1/11/3+1/51/7+...
   To avoid the need to continually change
   the sign (s=1; in each step s=s*-1 ),
   we add two elements at the same time.*/

   pi+=1.0/(i*4.0+1.0);   
   pi-=1.0/(i*4.0+3.0);   
//   pi = pi +  1.0/(i*4.0+1.0);
//   pi = pi -  1.0/(i*4.0+3.0);
}

 pi=pi*4.0;
 printf("Pi=%lf\n",pi);
return 0;
}

Я компилирую оба кода с помощью gcc версии 4.4.4 на компьютере с CentOS 6. 

[oz@centos ~]$ gfortran calcpi.f90 -o calcpi.fort.o
[oz@centos ~]$ gfortran calcpi.c -o calcpi.c.o

ЦП - процессор Intel (R) Xeon® (5160 @ 3,00 ГГц).

Итак, вот сколько времени требуется для запуска каждого кода: 

[oz@centos ~]$ time ./calcpi.c.o 
Pi=3.141593

real    0m33.270s
user    0m33.261s
sys     0m0.000s
[oz@centos ~]$ time ./calcpi.fort.o 
   3.1415926553497115     

real    0m27.220s
user    0m27.208s
sys     0m0.001s

Фортран примерно на 20% быстрее. Мой вопрос: каковы лучшие флаги компилятора для ускорения, но при этом сохраняют стабильность и точность?

(И да, я знаю о man gcc, я хочу знать о мнениях пользователей).

Спасибо за ваше мнение.

Результат без прагмы OpenMP: 

[oz@centos ~]$ time ./calcpi.c.o 
Pi=3.141593

real    0m32.892s
user    0m32.885s
sys     0m0.001s

Другие результаты, без изменения самого кода: 

$ gcc -O2 calcpi.c -o calcpi.c.o
$ time ./calcpi.c.o 
Pi=3.141593

real    0m21.085s
user    0m21.078s
sys     0m0.000s
$ gfortran -O2 calcpi.c -o calcpi.c.o
$ time ./calcpi.fort.o 
   3.1415926553497115     

real    0m26.892s
user    0m26.888s
sys     0m0.000s

1 Ответ

14 голосов
/ 13 декабря 2011

Изменение программы на Фортране так, чтобы она соответствовала версии C, выполнив все вычисления с двойной точностью: 


program calcpi
  implicit none
  integer :: i
  integer, parameter :: p = selected_real_kind(15)
  real(p) :: pi

  pi=0.0_p
  do i = 0,1000000000
     pi = pi + 1.0_p/(4.0_p*i+1.0_p)
     pi = pi - 1.0_p/(4.0_p*i+3.0_p)
  end do

  pi = pi * 4.0_p

  write(*,*) pi

end program calcpi

Компиляция с -O2 с использованием GCC 4.4.3 на x86_64-linux-gnu на XeonX3450 (2,67 ГГц) Я получаю следующие значения времени: 

$ time ./calcpi_c 
Pi=3.141593

real    0m13.903s
user    0m13.860s
sys 0m0.010s
$ time ./calcpi_fort 
   3.1415926530880767     

real    0m13.876s
user    0m13.840s
sys 0m0.000s

IOW, они более или менее неразличимы.Который о том, что можно ожидать для такого простого примера.

...