Question

最近，我读了一篇关于找到完美正方形整数的post on Stack Overflow。因为我想玩这个，我写了以下小程序：

PROGRAM PERFECT_SQUARE
IMPLICIT NONE
INTEGER*8 :: N, M, NTOT
LOGICAL :: IS_SQUARE

N=Z'D0B03602181'
WRITE(*,*) IS_SQUARE(N)

NTOT=0
DO N=1,1000000000
  IF (IS_SQUARE(N)) THEN
    NTOT=NTOT+1
  END IF
END DO
WRITE(*,*) NTOT ! should find 31622 squares
END PROGRAM

LOGICAL FUNCTION IS_SQUARE(N)
IMPLICIT NONE
INTEGER*8 :: N, M

! check if negative
IF (N.LT.0) THEN
  IS_SQUARE=.FALSE.
  RETURN
END IF

! check if ending 4 bits belong to (0,1,4,9)
M=IAND(N,15)
IF (.NOT.(M.EQ.0 .OR. M.EQ.1 .OR. M.EQ.4 .OR. M.EQ.9)) THEN
  IS_SQUARE=.FALSE.
  RETURN
END IF

! try to find the nearest integer to sqrt(n)
M=DINT(SQRT(DBLE(N)))
IF (M**2.NE.N) THEN
  IS_SQUARE=.FALSE.
  RETURN
END IF

IS_SQUARE=.TRUE.
RETURN
END FUNCTION

使用gfortran -O2进行编译时，运行时间为4.437秒，-O3为2.657秒。然后我认为使用ifort -O2进行编译可能会更快，因为它可能有更快的SQRT函数，但结果显示运行时间现在是9.026秒，而ifort -O3也是如此。我尝试使用Valgrind进行分析，英特尔编译的程序确实使用了更多的指令。

我的问题是为什么？有没有办法找出差异的来源？

编辑：

gfortran版本4.6.2和ifort版本12.0.2
次是从运行time ./a.out获得的，是实际/用户时间（sys总是几乎为0）
这是在Linux x86_64上，gfortran和ifort都是64位版本
ifort内联所有内容，gfortran仅在-O3，但后者汇编代码比ifort更简单，ifort使用xmm寄存器
固定的代码行，在循环之前添加NTOT=0，应解决其他gfortran版本的问题

当删除复杂的IF语句时，gfortran需要大约4倍的时间（10-11秒）。这是可以预料的，因为该声明大约抛出了大约75％的数字，避免对它们进行SQRT。另一方面，ifort仅使用稍多的时间。我的猜测是当ifort尝试优化IF语句时会出现问题。

EDIT2：

我尝试使用ifort版本12.1.2.273它速度要快得多，所以看起来他们已经解决了这个问题。

Answer 1

您使用的是哪些编译器版本？有趣的是，它看起来像是一个从11.1到12.0的性能回归的情况 - 例如对我来说，11.1（ifort -fast square.f90）需要3.96s，而12.0（相同选项）需要13.3s。 gfortran（4.6.1）（ - O3）仍然更快（3.35秒）。我以前见过这种回归，虽然不那么引人注目。顺便说一句，用

替换if语句

is_square = any(m == [0, 1, 4, 9])
if(.not. is_square) return

使用ifort 12.0运行速度提高两倍，但在gfortran和ifort 11.1运行速度更慢。

看起来问题的一部分是12.0过于积极地试图对事物进行矢量化：添加

!DEC$ NOVECTOR

在DO循环之前的

（不更改代码中的任何其他内容）将运行时间缩短到4.0秒。

另外，作为附带好处：如果您有多核CPU，请尝试在ifort命令行中添加-parallel：）

ifort和gfortran之间令人费解的性能差异

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