Question

这个主题可能已被讨论了数百次。我没有试图要求任何语言都更糟或更好。我只是想学习如何加速我的C代码。所以这里有两个代码来计算Pi。

第一个是Fortran90：

program calcpi
implicit none
integer :: i
real*8 :: pi

pi=0.0
do i = 0,1000000000
   pi = pi + 1.0/(4.0*i+1.0)
   pi = pi - 1.0/(4.0*i+3.0)
end do

pi = pi * 4.0

write(*,*) pi

end program calcpi

第二个是C：

#include<stdio.h>
#define STEPCOUNTER 1000000001
int main(int argc, char * argv[])
{
long i;
double pi=0;
#pragma omp parallel for reduction(+: pi)
for ( i=0 ; i < STEPCOUNTER; i++){
   /*pi/4=1/11/3+1/51/7+...
   To avoid the need to continually change
   the sign (s=1; in each step s=s*-1 ),
   we add two elements at the same time.*/

   pi+=1.0/(i*4.0+1.0);   
   pi-=1.0/(i*4.0+3.0);   
//   pi = pi +  1.0/(i*4.0+1.0);
//   pi = pi -  1.0/(i*4.0+3.0);
}

 pi=pi*4.0;
 printf("Pi=%lf\n",pi);
return 0;
}

我在CentOS 6机器上使用gcc版本4.4.4编译这两个代码。

[oz@centos ~]$ gfortran calcpi.f90 -o calcpi.fort.o
[oz@centos ~]$ gfortran calcpi.c -o calcpi.c.o

CPU是Intel（R）Xeon（R）CPU 5160 @ 3.00GHz。

所以，这是运行每个代码需要多长时间：

[oz@centos ~]$ time ./calcpi.c.o 
Pi=3.141593

real    0m33.270s
user    0m33.261s
sys     0m0.000s
[oz@centos ~]$ time ./calcpi.fort.o 
   3.1415926553497115     

real    0m27.220s
user    0m27.208s
sys     0m0.001s

Fortran的速度提高了约20％。我的问题是什么是加速的最佳编译器标志，但仍然保持稳定性和准确性？

（是的，我知道man gcc，我想知道用户和意见）。

感谢您的意见。

结果，没有OpenMP pragma：

[oz@centos ~]$ time ./calcpi.c.o 
Pi=3.141593

real    0m32.892s
user    0m32.885s
sys     0m0.001s

其他结果，无需更改代码本身：

$ gcc -O2 calcpi.c -o calcpi.c.o
$ time ./calcpi.c.o 
Pi=3.141593

real    0m21.085s
user    0m21.078s
sys     0m0.000s
$ gfortran -O2 calcpi.c -o calcpi.c.o
$ time ./calcpi.fort.o 
   3.1415926553497115     

real    0m26.892s
user    0m26.888s
sys     0m0.000s

Answer 1

通过以双精度进行所有计算来修改Fortran程序，使其对应于C版本：


program calcpi
  implicit none
  integer :: i
  integer, parameter :: p = selected_real_kind(15)
  real(p) :: pi

  pi=0.0_p
  do i = 0,1000000000
     pi = pi + 1.0_p/(4.0_p*i+1.0_p)
     pi = pi - 1.0_p/(4.0_p*i+3.0_p)
  end do

  pi = pi * 4.0_p

  write(*,*) pi

end program calcpi

在Xeon X3450（2.67 GHz）上使用GCC 4.4.3在x86_64-linux-gnu上使用-O2进行编译我得到以下时间：

$ time ./calcpi_c 
Pi=3.141593

real    0m13.903s
user    0m13.860s
sys 0m0.010s
$ time ./calcpi_fort 
   3.1415926530880767     

real    0m13.876s
user    0m13.840s
sys 0m0.000s

以下，它们或多或少难以区分。这就是人们对这样一个简单例子的期望。

Fortran准确度和速度与C相比

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