Настройки, оптимизация*
Презентацию к лекции Вы можете скачать здесь.
Роль компилятора
Получение кода максимально эффективного для используемого вычислительного комплекса.
Требования к программе
- Легкая читаемость и модифицируемость
- Легкая отладка
- Быстрота исполнения
Разработчику необходимы
- Надежная среда разработки
- Разные уровни отладки и быстродействия
- Возможность получать высокоэффективный код
Компилятор должен удовлетворить эти требования.
Настройки проекта
| General | – Общие (дополнительные папки, оптимизация, формат отладочной информации) |
| Optimization | – Оптимизация (подробное описание) |
| Debugging | – Отладка, включая инструменты для параллельных программ |
| Preprocessor | – Настройка препроцессора (до компиляции) |
| Code Generation | – Генерация кода с учетом архитектуры используемых процессоров |
| Language | – Особенности Fortran 66, 77, 2003, настройка OpenMP, MPI, CoArray. |
| Compatibility | – Совместимость с ранними версиями языка Fortran и его расширениями |
| Diagnostics | – Уровни диагностики (уровни автопараллелизации, векторизации, проверка интерфейсов) |
| Data | – Настройка типов данных |
| Floating Point | – Контроль чисел с плавающей точкой |
| External Procedures | – Работа с внешними процедурами |
| Output Files | – Выходные файлы (листинг, ассемблерный код, объектные файлы) |
| Libraries | – Библиотеки (portlib, mkl) |
| Command Line | – Общий вид командной строки |
Оптимизация проекта
Optimization
| /Od | – Отсутствие оптимизации (для режима отладки) |
| /O1 | – Оптимизация размера исполняемой программы |
| /O2 | – Максимальная скорость выполнения |
| /O3 | – Задействует /O2 и, более агрессивные методы оптимизации (подстановка скаляров, раскрутка циклов, подстановка кода для исключения ветвлений). |
Рекомендуется для приложений, где есть циклы, использующие вычисления с плавающей точкой или обрабатывающие большие порции данных.
Loop Unroll Count
Установка максимального числа раскруток циклов.
| /Qunroll[:n] n | - число раскруток, начиная с самого внутреннего цикла. |
| /Qunroll:0 | - отключение раскрутки. |
| /Qunroll | - выбор числа раскруток на усмотрение компилятора (значение по умолчанию). |
Parallelization
Циклы – наиболее трудоемкие места в программе. Включение автопараллелизации для циклов.
Yes - /Qparallel
Threshold For Auto-Parallelization
/Qpar-threshold[[:]n]
Устанавливает порог для автопараллелизации циклов на основе вероятности повышения производительности. (Опция /Qparallel должна быть включенной)
| n=0 | - автопараллелизация независима от объёма вычислений |
| n=100 | – циклы распараллелены если имеется 100% прирост производительности |
| n=1..99 | – процентная вероятность повышения производительности при автопараллелизации |
Threshold For Vectorization
/Qvec-threshold[[:]n]
Устанавливает порог для векторизации циклов на основе вероятности повышения производительности.
Полезна для циклов, объем работы вычислений которых не может быть определен во время компиляции.
do while (delta < 1.0E-4)
вычисления
end do
| n=0 | - всегда выполнять векторизацию |
| n=100 | – циклы векторизованы если имеется 100% прирост производительности |
| n=1..99 | – процентная вероятность повышения производительности при векторизации |
Prefetch Insertion
/Qopt-prefetch[=n]
Оптимизация вставки упреждающей выборки. Уменьшение неудачных обращений в кэш. Требует опции "/O3" в разделе "Optimization" и "/QxSSSE3".
Minimum (/Qopt-prefetch = 1)
Medium (/Qopt-prefetch = 2)
Aggressive (/Qopt-prefetch = 3)
I/O Buffering
/assume:[no]buffered_io
Установка буферизованного ввода / вывода. Ускоряет работу с жестким диском. Актуально при вводе / выводе больших массивов данных.
Heap Arrays
/heap-arrays[[:]n]
Размещение временных массивов минимального размера n (в килобайтах) на "куче", а не на стеке.
| Значение 0 | - всегда выделять на "куче". |
| Значение 10 | – массивы меньшие 10 килобайт размещать в стеке, большие или равно в "куче". |
recursive subroutine f( n )
integer :: n
real :: x ( n ) ! размещение в "куче"
real :: y ( 1000 ) ! размещение в стеке
Interprocedural Optimization
Single-file (/Qip)
Multi-file (/Qipo)
Межпроцедурная оптимизация по одному или нескольким файлам.
Enables MM Library Call
No (/Qopt-matmul-)
Yes (/Qopt-matmul)
Замена операции матричного умножения процедурами из библиотек поточной обработки.
Использование библиотеки обычно обеспечивают лучшую производительность.
Опция идет по умолчанию в /O3 вместе с /Qparallel
Директивы
Специальные инструкции включаемые в программу и управляющие компиляцией.
Директивы имеют высший приоритет по сравнению с опциями компилятора.
Воздействие только на часть кода программы.
Директивы начинаются со знака $, !MS$, !DEC$
Контроль исходного кода
Директивы $STRICT и $NOSTRICT.
| $STRICT | - использовать только стандарт |
| $NOSTRICT | - позволяет использовать расширения Intel Fortran Compiler (по умолчанию) |
Записываются в верхней части программной единицы: головной программе, внешней процедуре или модуле.
Формат исходного кода
Директивы $FREEFORM и $NOFREEFORM.
| 1 | символ $ или !MS$ (директивы) *, С или ! - комментарии |
| 1-5 | метки операторов |
| 6 | символ продолжения (не ноль) |
| 7-72 | операторы |
| 73 | и выше игнорируются |
Директива $FIXEDFORMLINESIZE установка длины строки фиксированного формата $FIXEDFORMLINESIZE:72 или 80 или 132
Условная компиляция
Директивы $DEFINE и $UNDEFINE.
!DEC$DEFINE symbol = value
Символическая переменная локальна, т.е. недоступна в программе. Используется вместе с директивами $IF и $IF DEFINED
Директивы $IF и $IF DEFINED.
!DEC$IF (условие)
операторы
!DEC$ELSEIF (условие)
операторы
!DEC$ELSE
операторы
!DEC$ENDIF
program prog
!DEC$DEFINE PARAM = 2
!DEC$IF (PARAM == 1)
write(*,*) "Use numerical algorithm N 1 "
!DEC$ELSE
write(*,*) "Use numerical algorithm N 2 " ! *****
!DEC$ENDIF
!DEC$UNDEFINE PARAM
!DEC$IF DEFINED(PARAM)
write(*,*) "Use numerical algorithm....." ! *****
!DEC$ELSE
write(*,*) "No algorithm ................"
!DEC$ENDIF
end
Управление отладкой
Директивы $DECLARE и $NODECLARE.
| $DECLARE | – предупреждения для необъявленных переменных (implicit none) |
| $NODECLARE | – отмена предупреждений |
Директива $MESSAGE вывод символьной строки во время компиляции
!DEC$MESSAGE: "Компиляция графической части"
для программ занимающих значительной время компиляции
Разновидности типа
Директивы $INTEGER и $REAL.
| $INTEGER: 2, 4 или 8 | – как объявлены переменные в операторе integer | Распространяется на разновидности типа logical. |
| $REAL: 4, 8 или 16 | – как объявлены переменные в операторе real | Распространяется на разновидности типа complex. |
Листинг исходного кода
Директива $TITLE вывод специального заголовка на каждой странице листинга кода программы.
Директива $SUBTITLE вывод специального подзаголовка на каждой странице листинга кода программы.
Работают при включенной опции Source Listing
Подключение библиотеки
Директива $OBJCOMMENT LIB: имя библиотеки помещает полное имя библиотеки с указанием пути в объектный файл.
program prog
!DEC$OBJCOMMENT LIB: "mkl_blas95.lib"
! или
! !DEC$OBJCOMMENT LIB: "D:\Intel\mkl\lib\ia32\mkl_blas95.lib"
use mkl95_blas
integer, parameter :: n = 5 ! количество элементов
real :: a(n) = (/1,2,3,4,5/),& ! векторы
b(n) = (/2,4,6,8,9/)
real res
res = dot(a,b) ! скалярное произведение
write(*,*) "Scalar product = ", res
end