ifort和gfortran之间令人费解的性能差异

Question

最近，我读了post on Stack Overflow关于找到完美正方形的整数。因为我想玩这个，我写了下面的小程序：

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 

当gfortran -O2编译，运行时间为4.437秒，与-O3是2.657秒。然后我认为用ifort -O2编译可能会更快，因为它可能有更快的SQRT函数，但是原来运行时间现在是9.026秒，并且与ifort -O3相同。我试图用Valgrind来分析它，而英特尔编译的程序的确使用了更多的指令。

我的问题是为什么？有没有办法找出差异究竟在哪里？

EDITS：

• gfortran版本4.6.2和ifort版本12.0.2
• 倍从运行time ./a.out获得，并且是真正的/用户时间（SYS总是几乎为0）
• 此在Linux x86_64上，gfortran和ifort都是64位版本
• ifort内联了所有内容，gfortran仅在-O3，但后者的汇编代码比ifort更简单，它使用xmm寄存器很多
• 固定的代码行，循环前加入NTOT=0，应该可以解决问题与其他gfortran版本

当复数IF声明被删除，gfortran大约需要4倍的时间（10-11秒）。这是预料之中的，因为该声明大约会抛出约75％的数字，从而避免对它们执行SQRT。另一方面，只能使用更多的时间。我的猜测是，当ifort尝试优化IF声明时出现问题。

EDIT2：

我试着用ifort版本12.1.2.273它的速度更快，所以看起来他们固定的。

Answer 1

你使用的是什么编译器版本？有趣的是，它看起来像是从11.1到12.0的性能回归 - 例如对我来说，11.1（ifort -fast square.f90）需要3.96s，12.0（相同的选项）需要13.3s。 gfortran（4.6.1）（-O3）仍然更快（3.35s）。 我之前看到过这种回归，虽然没有那么戏剧化。 顺便说一句，在gfortran和ifort 11.1

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

使得它运行快两倍ifort 12.0，但速度较慢替换if语句。

看起来是问题的一部分是，12.0是在试图向量化的东西过于激进：添加

!DEC$ NOVECTOR 

DO循环前右（无需代码改变任何东西）削减运行时间缩短到4.0秒。

此外，作为一个附带的好处：如果你有一个多核心CPU，尝试添加-parallel到ifort命令行:)