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我正在使用 C++ 开发一个多重网格求解器，现在我正在尝试提高串行性能。其中最耗时的部分是平滑器，在我的例子中是一个连续的过度松弛求解器。这看起来如下（我希望它是不言自明的）：

int idx; 
int strideY = stride_[level][0];
int strideZ = stride_[level][1];
for(int i = 0; i < steps; ++i) {

    for(int z = 1; z <= innerGridpoints_[level][2]; ++z) {
        for(int y = 1; y <= innerGridpoints_[level][1]; ++y) {
            idx = getIndexInner(level, 1,y,z);
            for(int x = 1; x <= innerGridpoints_[level][0]; ++x, ++idx) {
                grid[idx] = (1. - omega)  * grid[idx] + omega * 1./6. * (grid[idx+1] + grid[idx-1] +
                                    grid[idx + strideY]  + grid[idx - strideY] + 
                                    grid[idx + strideZ]  + grid[idx - strideZ] - 
                                    spacing_[level] * spacing_[level] * rhs[idx]);
            }
        }
    }
}

我已经做了一些优化：循环的定位使得内部循环给出了最局部的条目（即相邻元素沿着 x 维度），以及 idx 的预先计算（即使这是一个内联函数，它也节省了很多时间这样）。我也尝试过阻塞，即不迭代整个网格，而只迭代小块以增加局部性，但这没有任何影响。我的最后一个想法是尝试一些循环展开，但我实际上并不期望有很大的改进。我在想也许对内存访问有一些可能的改进。欢迎任何小费:)

仅供参考：网格大小从非常小到 255x255x255 不等。此外，网格在每个维度上都有一些边界，由少量行组成，即迭代不在整个网格上。

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一个好的优化编译器无论如何都会为你做大部分简单的事情，所以总是衡量你所做的改变是否真的改善了事情。并且，检查（并学习理解）生成的汇编代码以查看编译器实际在做什么。

但是我会尝试一些事情，因为表达式很复杂，即使是好的优化器有时也需要一些帮助：-

首先，将内部循环中不变的子表达式提升到周围的循环。在您的示例中，明显的是 spacing_[level] * spacing_[level]和omega * 1./6.

要尝试的另一件事是使 idx 成为指针而不是数组索引，并在循环中递增指针。

 int *idx = &grid[getIndexInner(level, 1,y,z)];  // assuming grid is array of ints.

然后你的表情开始看起来像这样

*idx = (1. - omega)  * *idx + omega * 1./6. * (idx[1] + idx[-1] +
                                idx[strideY]  + idx[- strideY] + // etc...

您的优化器（假设它已打开？？？）很可能已经这样做了。但值得一试。正如我所说，没有测量，这是一个毫无意义的练习。

而且，正如@AkiSuihkonen 在“首先让它工作”上面的评论中提到的那样。调试高度优化的代码要困难得多，因此在开始担心性能之前，请确保您的算法完全按照应有的方式执行。

于 2013-03-20T22:25:11.013 回答