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From: makino@chianti.c.u-tokyo.ac.jp (Jun Makino)
Newsgroups: fj.lang.fortran,fj.sys.alpha
Subject: Re: Fortran on PC-UNIX
Date: 05 Dec 1996 13:00:17 GMT
Organization: College of Arts and Sciences, Univ. of Tokyo
Lines: 129
Distribution: fj
Message-ID: <MAKINO.96Dec5220017@muscat.c.u-tokyo.ac.jp>
References: <56a1uj$ni@news-n.cc.titech.ac.jp> <56mtqi$afj@kendm.ken.nm.fujitsu.co.jp>
	<MAKINO.96Dec3140205@muscat.c.u-tokyo.ac.jp>
	<582je0$1i68@lightning.asahi-net.or.jp>
	<MAKINO.96Dec4120448@muscat.c.u-tokyo.ac.jp>
NNTP-Posting-Host: muscat.c.u-tokyo.ac.jp
In-reply-to: makino@chianti.c.u-tokyo.ac.jp's message of 04 Dec 1996 03:04:48 GMT
Xref: coconuts.jaist fj.lang.fortran:1106 fj.sys.alpha:53

In-reply-to: makino@chianti.c.u-tokyo.ac.jp's message of 04 Dec 1996 03:04:48 GMT
Newsgroups: fj.lang.fortran,fj.sys.alpha
Subject: Re: Fortran on PC-UNIX
References: <56a1uj$ni@news-n.cc.titech.ac.jp> <56mtqi$afj@kendm.ken.nm.fujitsu.co.jp>
	<MAKINO.96Dec3140205@muscat.c.u-tokyo.ac.jp>
	<582je0$1i68@lightning.asahi-net.or.jp>
	<MAKINO.96Dec4120448@muscat.c.u-tokyo.ac.jp>
Distribution: fj
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牧野＠東大駒場です。
>>>>> On 04 Dec 1996 03:04:48 GMT, makino@chianti.c.u-tokyo.ac.jp (Jun Makino) said:

>> # g77はどういうとこが「まだなかなか」なんですか？

> えっとですねえ、あまり詳しく調べてないのですが、出すコードが「素
> 晴らしく遅い」のです。BLAS 1 相当の vector-vector の演算で、gcc 
> の1/3くらいしか出ないことがあります。(P5, P6の場合。 Alpha はまだ
> 見てません）

これは気になって調べ直したら、なんだかわからなくなったので報告します。

実験したのは、

#define NMAX 1000
void vectadd(a,b,c,n)
    int n;
    double  a[], b[], c[];
{
    int i;
    for(i=0;i<n;i++){
	a[i] = b[i] + c[i];
    }
}

void init(b,c,n)
    int n;
    double  b[], c[];
{
    int i;
    for(i=0;i<n;i++){
	b[i] = c[i] = 0;
    }
}

double a[NMAX],b[NMAX],c[NMAX];

void main()
{
    int i;
    init(b,c,NMAX);
    for(i=0;i<100000;i++) vectadd(a,b,c,NMAX);
}

こんな感じの、ただベクトルを足すだけのものです。 Fortran のは省き
ますが、似たようなものです。で、実行結果が、 (P6 200MHz の機械。
細かいことは良く知らない、、、）

gcc  -funroll-loops -O3     -ffast-math   test.c ; a.out
9.680u 0.000s 0:09.68 100.0% 0+0k 0+0io 44pf+0w
g77  -funroll-loops -O3      -ffast-math   test.f ; a.out
11.360u 0.000s 0:11.35 100.0% 0+0k 0+0io 58pf+0w

ただし、これはどっか変で、 C のほうは、 main program を

main()
{
    int i;
    printf("n = %d\n", NMAX); <<< これをつけただけ
    init(b,c,NMAX);
    for(i=0;i<100000;i++) vectadd(b,c,a,NMAX);

}

とすると
3.980u 0.000s 0:03.98 100.0% 0+0k 0+0io 50pf+0w
といきなり 2.5 倍速くなってくれます。なぜでしょう？version は 2.7.2 で
す。

で、同じものを（printfなし） Alpha で実行すると、(Alphaserver 2100
5/250 OSF V3.2C)

cc -migrate -D_FASTMATH  -fp_reorder -O5 -tune ev5 test.c
3.76u 0.01s 0:03 98% 0+1k 3+1io 1pf+0w
cc  -fp_reorder -O4 -tune ev5  test.c 
5.31u 0.01s 0:05 99% 0+1k 3+0io 1pf+0w
gcc  -funroll-loops -O3    -fschedule-insns -ffast-math   test.c 
5.37u 0.02s 0:05 99% 0+1k 1+0io 1pf+0w
f77 -fast -O4 -tune ev5  test.f
2.08u 0.02s 0:02 98% 0+1k 3+0io 1pf+0w

というわけで、

DEC cc (-migrate) : 3.89sec
DEC cc            : 5.31
gcc               : 5.37
DEC f77           : 2.08

まあ、実用的なプログラムではないのでこれでどうという話ではありませんが、
Alpha を使うのなら gcc とかでは今一つなようです。それどころか DEC cc 
もそんなに良くないみたいですね。アセンブラをみてみると、 f77 はアンロー
ルしたあとに命令の入れ換えをやってくれるのですが、 DEC cc も gcc もあ
まりなにもしてくれないようです。

ちなみに、上の場合には、以下の様に手でスケジューリングしたコードを書け
ば gcc でもなんでもほぼ同じ速度になります。

void vectadd(a,b,c,n)
    int n;
    double  a[], b[], c[];
{
    int i;
    for(i=0;i<n;i+=4){
	register double x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8;
	x1 = b[i];
	x2 = b[i+1];
	x3 = b[i+2];
	x4 = b[i+3];
	x5 = c[i];
	x6 = c[i+1];
	x7 = c[i+2];
	x8 = c[i+3];
	a[i] = x1 + x5;
	a[i+1] = x2 + x6;
	a[i+2] = x3 + x7;
	a[i+3] = x4 + x8;
    }
}

牧野＠東大駒場