Лекция 12 Настройки, оптимизация*, директивы * Оптимизация приложений с использованием компиляторов Intel.

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

Настройки проекта 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

Настройки проекта 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 do k = 1,100 A(k) = f(k) B(k) = g(k) end do do k = 1,25... end do do k = 26,50... end do do k = 51,75... end do do k = 76, end do 1-й поток 2-й поток 3-й поток 4-й поток

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. n=0 всегда выполнять векторизацию n=100 – циклы векторизованы если имеется 100% прирост производительности n=1..99 – процентная вероятность повышения производительности при векторизации do while (delta < 1.0E-4) вычисления end do

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. $FREEFORM – свободная форма кода $NOFREEFORM – фиксированный формат 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. $DEFINE – создание символической переменной $UNDEFINE – удаление созданной переменной !DEC$DEFINE symbol = value Символическая переменная локальна, т.е. недоступна в программе. Используется вместе с директивами $IF и $IF DEFINED

Условная компиляция Директивы $IF и $IF DEFINED. $IF – условная компиляция !DEC$IF (условие) операторы !DEC$ELSEIF (условие) операторы !DEC$ELSE операторы !DEC$ENDIF $IF DEFINED(переменная) – проверка определения директивой $DEFINE

Условная компиляция 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