Jak mogę przyspieszyć ten prosty 90-bitowy kod?

Question

Próbuję porównać czasy obliczeń prostego kodu do obliczenia sumy kostek liczb całkowitych przy użyciu zarówno Fortran 90 i C++, ponieważ słyszałem, że są one szybkie na podobnych poziomach. Używam gfortran i g ++ (na Mac OSX), aby skompilować te kody.

Czy ktoś może wskazać, dlaczego kod Fortran 90 zajmuje o wiele więcej czasu (49 sekund) niż odpowiadający mu kod C++ (12 sekund)? Jedyne, co wiem, że C++ jest wierszem głównym, a Fortran jest kolumną główną, ale nie sądzę, że jest to istotne dla tych kodów. Jak mogę przyspieszyć ten kod fortran90? Wszelkie wskazówki zostaną docenione. Dzięki.

Fortran kod i kompilacji z gfortran -o bb1 code15.f90

program code15 
implicit none 

double precision, dimension(:), allocatable :: a 
integer (kind=8) :: n,i 
real (kind=16) :: ssum 
real :: ts1, ts2 

call cpu_time(ts1) 
n = 1600000000 
allocate(a(n)) 
ssum=0.0 

do i=1,n 
    a(i)=i 
    ssum=ssum+a(i)*a(i)*a(i) 
end do 

print *, 'final sum ', ssum 
deallocate(a) 
call cpu_time(ts2) 
print *,'the time taken is ',ts2-ts1 

end program 

wyjście jest

final sum 1.63840000204800000399876515667619840E+0036 
the time taken is 48.6228256 

C++ kod i kompilacji z g++ -o bb1 code10.cpp

#include <iostream> 
#include <time.h> 
using namespace std; 

main() 
{ 
    long int n,i; 
    long double ssum; 

    clock_t starttime = clock(); 
    n=1600000000; 
    double *a = new double[n]; 
    ssum=0; 

    for(i=0; i<n; i++) 
    { 
     a[i]=i+1; 
     ssum=ssum+a[i]*a[i]*a[i]; 
    } 

    cout << "final sum " << ssum << endl; 
    delete [ ]a; 
    cout << "the time taken is " 
     << (double)(clock() - starttime)/(double)CLOCKS_PER_SEC 
     << endl; 
} 

wyjściem jest

final sum 1.6384e+36 
the time taken is 12.0104 

Answer 1

Nie jestem Fortran ekspertem, ale wydaje się, że

real (kind=16) :: ssum 

deklaruje poczwórnej precyzji (16 bajtów) liczbę zmiennoprzecinkową, która jest prawdopodobnie emulowane programowo na swoim sprzęcie. Twój kod C++ używa long double, który odpowiada rozszerzonej precyzji (10 bajtów) liczbie zmiennoprzecinkowej, która może być wykonana przez twój sprzęt (i jest znacznie szybsza). Należy pamiętać, że long double nie jest 10-bajtowym numerem zmiennoprzecinkowym na wszystkich platformach, na przykład na niektórych platformach może to być to samo co double. Myślę, że tak jest w przypadku Windows i MSVC. Aby uzyskać liczbę zmiennoprzecinkową o zwiększonej dokładności w sieci fortran, należy użyć:

real (kind=10) :: ssum