Question

我不熟悉使用valgrind和cachegrind分析代码，最近我开始使用这些工具来查看我的代码在缓存利用率方面的表现。我发现一个简单的if语句似乎几乎每次执行都会导致缓存丢失。例如，我在Fortran程序中使用了以下派生类型：

type :: particle
    real(pr), dimension(3) :: r = 0.0_pr ! position
    real(pr), dimension(3) :: p = 0.0_pr ! momentum
end type particle

type :: rcell ! position cell
    integer, dimension(6) :: bpoints = 0 ! cell grid points
    integer :: np = 0 ! number of particles in cell
    type(particle), dimension(50) :: parts ! particles in cell
end type rcell

type(rcell), dimension(:), allocatable :: rbin ! position space bins
allocate(rbin(100))

此示例表示位置空间中的100个单元格，其中可包含多达50个由其位置和动量描述的粒子。该代码使用简单的粒子移动器在给定的时间步骤更新粒子的位置和动量。为了实现这一点，我使用如下循环：

do i = 1, numcells
    if (rbin(i)%np == 0) cycle ! skip cells with no particles
    ...
end do

通过包含if语句，我认为当给定单元格中没有粒子时，我会通过循环循环来加速代码。但是，我使用valgrind和cachegrind工具对我的代码进行了一些分析，发现这个简单的if语句几乎总是导致缓存未命中。以下是使用启用了--auto=yes选项的cg_annotate的if语句的结果示例：

Ir: 21,600,000
I1mr: 0
ILmr: 0
Dr: 4,320,000
D1mr: 4,319,057
DLmr: 4,318,979
Dw: 0
D1mw: 0
DLmw: 0

这几乎在每次执行时都显示为缓存未命中。循环遍历单元格时，我在代码中执行了很多操作，并且我认为它会导致主要的减速。这是使用派生类型的结果吗？有没有办法在这里提高缓存利用率，或者通常使用派生类型？

为了完整起见，我正在使用gfortran 4.8.3编译并使用以下标志：-g -O3 -ffast-math -mcmodel=medium -fdefault-real-8

缓存使用和派生类型

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