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有一个程序的 mpi 版本，它使用 COMMON 块来存储通过代码到处使用的数组。不幸的是，没有办法以 COMMON 块大小声明数组，只有运行时才知道该数组的大小。因此，作为一种解决方法，我决定将这些数组移到接受 ALLOCATABLE 数组的模块中。也就是说，COMMON 块中的所有数组都消失了，而是使用了 ALLOCATE。所以，这是我在程序中唯一改变的地方。不幸的是，该程序的性能很糟糕（与 COMMON 块的实现相比）。对于 mpi-settings，每个计算节点上都有一个 mpi-process，每个 mpi-process 都有一个线程。我发现了类似的这里提出的问题但不认为（不明白:)）如何将其应用于我的案例（每个进程都有一个线程）。我很感激任何帮助。

这是一个简单的例子，它说明了我在说什么（下面是一个伪代码）：

“源文件”：

SUBROUTINE ZEROSET()
   INCLUDE 'FILE_1.INC'
   INCLUDE 'FILE_2.INC'
   INCLUDE 'FILE_3.INC'
   ....
   INCLUDE 'FILE_N.INC'

   ARRAY_1 = 0.0
   ARRAY_2 = 0.0
   ARRAY_3 = 0.0
   ARRAY_4 = 0.0
   ...
   ARRAY_N = 0.0
END SUBROUTINE

如您所见， ZEROSET() 没有并行或 MPI 的东西。FILE_1.INC, FILE_2, ... , FILE_N.INC 是在 COMMON 块中定义 ARRAY_1, ARRAY_2 ... ARRAY_N 的文件。类似的东西

REAL ARRAY_1
COMMON /ARRAY_1/ ARRAY_1(NX, NY, NZ)

其中 NX、NY、NZ 是在 PARAMETER 指令的帮助下定义明确的参数。当我使用模块时，我只是销毁了所有 COMMON 块，所以 FILE_I.INC 看起来像

REAL, ALLOCATABLE:: ARRAY_I(:,:,:)

然后将上面的“INCLUDE 'FILE_I.INC'”语句更改为“USE FILE_I”。实际上，当执行并行程序时，一个特定的进程不需要整个（NX，NY，NZ）域，所以我计算参数然后分配 ARRAY_I（仅 ONCE！）。

子程序 ZEROSET() 使用 COMMON 块执行 0.18 秒，使用模块执行 0.36 秒（当数组的维度在运行时计算时）。因此，性能恶化了两倍。

我希望现在一切都清楚了。我非常感谢你的帮助。

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3 回答 3

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在模块中使用可分配数组通常会损害性能，因为编译器在编译时不知道大小。使用此代码的许多编译器将获得更好的性能：

   subroutine X
   use Y  ! Has allocatable array A(N,N) in it
   call Z(A,N)
   end subroutine

   subroutine Z(A,N)
   Integer N
   real A(N,N)
   do stuff here
   end

然后这段代码：

   subroutine X
   use Y  ! Has allocatable array A(N,N) in it
   do stuff here
   end subroutine

编译器将知道数组是 NxN 并且 do 循环超过 N 并且能够利用这一事实（大多数代码在数组上以这种方式工作）。此外，在“do stuff here”中的任何子例程调用之后，编译器将不得不假设数组“A”可能已经改变了大小或移动了内存中的位置并重新检查。这会扼杀优化。

这应该可以让您恢复大部分性能。

公共块也位于内存中的特定位置，这也允许优化。

于 2011-09-09T15:55:50.510 回答
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当谈到使用数组的 fortran 性能时，我可以想到这些原因：

  1. 堆栈 VS 堆上的数组，但我怀疑这会对性能产生巨大影响。
  2. 将数组传递给子例程，因为这样做的最佳方法取决于数组，请参阅此页面以有效地使用数组
于 2011-09-09T19:08:04.163 回答
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其实我猜，你的问题是，结合堆栈与堆内存，确实是基于编译器优化的。根据您使用的编译器，它可能会执行一些更有效的内存消隐，并且对于固定的内存块，它甚至不需要检查它在子例程中的范围和位置。因此，在固定大小的数组中，几乎不会涉及任何开销。这个例程是不是经常被调用，或者你为什么关心这些 0.18 s？如果确实相关，最好的选择是完全摆脱 0 设置，而是例如分离第一个迭代循环并将其用于初始化，这样您就不必引入额外的内存访问，只需使用 0 进行初始化。但是它会重复一些代码......

于 2011-09-10T18:48:40.560 回答