ifort和gfortran之間令人費解的性能差異

Question

最近，我讀了post on Stack Overflow關於找到完美正方形的整數。因爲我想玩這個，我寫了下面的小程序：

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 

當gfortran -O2編譯，運行時間爲4.437秒，與-O3是2.657秒。然後我認爲用ifort -O2編譯可能會更快，因爲它可能有更快的SQRT函數，但是原來運行時間現在是9.026秒，並且與ifort -O3相同。我試圖用Valgrind來分析它，而英特爾編譯的程序的確使用了更多的指令。

我的問題是爲什麼？有沒有辦法找出差異究竟在哪裏？

EDITS：

• gfortran版本4.6.2和ifort版本12.0.2
• 倍從運行time ./a.out獲得，並且是真正的/用戶時間（SYS總是幾乎爲0）
• 此在Linux x86_64上，gfortran和ifort都是64位版本
• ifort內聯了所有內容，gfortran僅在-O3，但後者的彙編代碼比ifort更簡單，它使用xmm寄存器很多
• 固定的代碼行，循環前加入NTOT=0，應該可以解決問題與其他gfortran版本

當複數IF聲明被刪除，gfortran大約需要4倍的時間（10-11秒）。這是預料之中的，因爲該聲明大約會拋出約75％的數字，從而避免對它們執行SQRT。另一方面，只能使用更多的時間。我的猜測是，當ifort嘗試優化IF聲明時出現問題。

EDIT2：

我試着用ifort版本12.1.2.273它的速度更快，所以看起來他們固定的。

Answer 1

你使用的是什麼編譯器版本？有趣的是，它看起來像是從11.1到12.0的性能迴歸 - 例如對我來說，11.1（ifort -fast square.f90）需要3.96s，12.0（相同的選項）需要13.3s。 gfortran（4.6.1）（-O3）仍然更快（3.35s）。 我之前看到過這種迴歸，雖然沒有那麼戲劇化。 順便說一句，在gfortran和ifort 11.1

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

使得它運行快兩倍ifort 12.0，但速度較慢替換if語句。

看起來是問題的一部分是，12.0是在試圖向量化的東西過於激進：添加

!DEC$ NOVECTOR 

DO循環前右（無需代碼改變任何東西）削減運行時間縮短到4.0秒。

此外，作爲一個附帶的好處：如果你有一個多核心CPU，嘗試添加-parallel到ifort命令行:)