Question

我正在使用C ++编写多重网格解算器，现在我正在尝试提高串行性能。最耗时的部分是更平滑，在我的例子中是一个连续的过度放松求解器。这看起来如下（我希望它非常自我解释）：

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：循环定位使得内部循环给出最多的本地条目（即相邻元素沿着x维度），以及idx的预先计算（即使这是内联函数，它这样节省了相当多的时间）。我也试过阻塞，即不迭代整个网格，但只是在小块上增加局部性，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，但实际上我不希望从那里获得重大改进。我在想，也许对内存访问有一些可能的改进。欢迎任何tipps：）

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

Answer 1

一个优秀的优化编译器无论如何都会为你做大部分简单的事情，所以始终衡量你所做的改变是否真正改善了事情。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，即使是优秀的优化者也需要一些帮助： -

首先，将内循环中不变的子表达式提升到周围的循环中。在您的示例中，显而易见的是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???）可能已经这样做了。但它值得一试。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在上面的评论中提到的“首先让它发挥作用”。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应该如何执行。

优化3D循环（C ++）

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