二級(jí)C++：怎樣提高調(diào)用數(shù)學(xué)函數(shù)的程序的性能

　　自動(dòng)向量化的匯編器選項(xiàng)

　　您可以使用以下的幾個(gè)選項(xiàng)來匯編程序：

　　-qhot -qnostrict (for Fortran)

　　-qhot -qnostrict –qignerrno (for C/C++)

　　-qhot -O3

　　-O4

　　-O5

　　當(dāng)您在使用這些選項(xiàng)集中的一個(gè)時(shí)，通過調(diào)用等價(jià) MASS 向量函數(shù)(除了對(duì)以下函數(shù)的訪問除外：vatan2、vsatan2、 vdnint、 vdint、 vcosisin、vscosisin、vqdrt、vsqdrt、vrqdrt、vsrqdrt、vpopcnt4、vpopcnt8、vexp2、 vexp2m1、vsexp2、 vsexp2m1、vlog2、 vlog21p、 vslog2 和 vslog21p)，匯編器會(huì)自動(dòng)嘗試對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)函數(shù)的訪問向量化。如果匯編器不能對(duì)程序進(jìn)行向量化，它會(huì)自動(dòng)試著調(diào)用等價(jià) MASS 標(biāo)量函數(shù)。對(duì)于自動(dòng)化的標(biāo)量或者向量，匯編器會(huì)使用匯編器庫 libxlopt.a 中包含的 MASS 函數(shù)的版本。您不需要向代碼中的 MASS 函數(shù)添加任何特意的調(diào)用，或者鏈接 xlopt 庫。

　　除了一系列的選項(xiàng)之外，當(dāng) -qipa 選項(xiàng)處于可用狀態(tài)時(shí)，如果匯編器不能進(jìn)行向量化，那么它會(huì)試著在決定調(diào)用它們之前去內(nèi)聯(lián) MASS 標(biāo)量函數(shù)。

　　如果您想要取消自動(dòng)向量化的激活，那么您可以添加選項(xiàng) –qhot=novector。

　　用例研究

　　接下來的部分是一個(gè)實(shí)際程序的范例 — 一個(gè)離散的 Fourier 轉(zhuǎn)變(DFT) — 顯示了在匯編不同匯編器選項(xiàng)時(shí)的改善結(jié)果。程序已經(jīng)足夠簡單以方便演示，然后又足夠的復(fù)雜以提供非瑣細(xì)的優(yōu)化機(jī)會(huì)。

　　兩個(gè)程序的計(jì)時(shí)都是在附錄 3 中給出的驅(qū)動(dòng)器程序完成的，運(yùn)行的環(huán)境是在 4.704 GHz 下運(yùn)行的 POWER6 電腦。

　　附錄 1 顯示了 Fortran DFT 源程序。它包含了一個(gè)嵌套的循環(huán)，該循環(huán)會(huì)調(diào)用 exp()、cos() 以及 sin()，接下來是一個(gè)調(diào)用 sin() 和 sqrt() 的循環(huán)。程序會(huì)使用 -O3(它并不能進(jìn)行自動(dòng)向量化) 并使用 –O4 (它能使用自動(dòng)向量化)。

　　注意自動(dòng)向量化帶來的好處會(huì)隨著問題規(guī)模的增加而增加，最終當(dāng)問題的規(guī)模達(dá)到 2000 時(shí)加速的程度會(huì)達(dá)到 8.94x 。

　　附錄 2 顯示了附錄 1 中 Fortran DFT 程序的 C 版本(它包含了一個(gè)虛 consume() 路徑，這樣匯編器的內(nèi)部程序化分析[IPA]就不能看到，計(jì)算的結(jié)果實(shí)際上在演示范例中并沒有用得上，并因此可以改善整個(gè)的程序)。

　　程序?qū)��?huì)使用 -O3(它并不會(huì)提供自動(dòng)向量化) ，使用 -O4 (它提供自動(dòng)向量化)，使用 –O5 (它提供自動(dòng)向量化并提供 IPA)。

　　正如在 Fortran 范例中演示的那樣，自動(dòng)向量化帶來的好處隨著問題規(guī)模的增加而增加，最后當(dāng) n=2000 的時(shí)候達(dá)到了。另外，IPA 在 -O5 處提供的活化能夠提供一個(gè)額外的 1.22x 加速，因?yàn)樗�可以決定輸入與輸出沒有別名(這就是說，它沒有在內(nèi)存中重疊)，允許它去向量化進(jìn)行極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)變。-O5 在 –O3 的基礎(chǔ)上加速的程度是 7.33x 。