Optimization 为什么启用gfortran编译器优化后matmul会变慢？

如果我在Mac电脑上使用

gfortran（自制GCC 8.2.0）

编译下面的简单程序而不进行优化（

-O0

），则对

matmul

的调用将在约90毫秒内持续执行。如果我使用任何优化（标志

-O1

、

-O2

或

-O3

），执行时间将增加到约250毫秒。我曾尝试对

inVect

和

matrix

使用各种不同的大小，但在所有情况下，

-O0

选项的性能至少比其他三个优化标志高出2.5倍。如果我使用只有几百个元素的较小矩阵，但循环多次调用matmul，则性能损失更大，接近10倍

有没有办法避免这种行为？我需要在代码的某些部分使用优化，但同时，我也希望尽可能高效地执行矩阵乘法

我使用命令

gfortran-ON sandbox.f90

编译包含以下代码的文件

sandbox.f90

，其中

N

是优化级别0-3（不使用其他编译器标志）。

outVect

的第一个值被单独打印，以防止

gfortran

优化变得聪明，并跳过对

matmul

的调用

我是Fortran新手，如果我遗漏了一些明显的东西，我会提前道歉

program main
implicit none
    real :: inVect(20000), matrix(20000,10000), outVect(10000)
    real :: start, finish

    call random_number(inVect)
    call random_number(matrix)
        
    call cpu_time(start)
    outVect = matmul(inVect, matrix)
    call cpu_time(finish)

    print '("Time = ",f10.7," seconds. – First Value = ",f10.4)',finish-start,outVect(1)
end program main

---

首先，考虑我可能是错的。我第一次看到这个问题，我和你一样感到惊讶

---

我刚刚研究了这个问题，我的理解如下。优化

-O0

，

O3

，

的AST

和。。。适用于大多数一般（常见）情况。但是，在某些情况下（当

-O3

的效率低于

-O*时，
-O0
会更快，我真的看不出原因。但是，您可以尝试使用BLAS进行矩阵向量乘法，并检查其执行情况（
sgemv
或
dgemv
应该为您这样做）。要查看引擎盖下发生了什么，您可以尝试汇编输出（
gfortran-s-o sandbox.asm sandbox.f90-on
）并对它们进行比较。非常奇怪。这种计算应该主要受内存带宽的限制。您是否使用M1处理器？虚拟机？简单的答案是，gfortran与MATMUL严重冲突（以及可能的其他内在程序）因为它的前端优化过程。我不会用细节来取悦你。你需要提交一份错误报告。@steve我不认为gfortran在MATMUL或其他内在过程中是如此的失败。据我所知，gfortran是一个做得非常好的产品。但是，因为它接近机器硬件（与其他语言相比），有时特定行为背后的原因并非微不足道。@JérômeRichard我在2017 MacBook Air（1.8 GHz双核Intel Core i5；8 GB 1600 MHz DDR3；macOS Catalina）上使用的是相当基本的设置（没有虚拟机）.finline matmul limit=0

标志似乎在我测试过的所有情况下都能解决这个问题，包括对matmul的多次调用的循环导致了最大的减速。内联如何在这样一个简单的程序中产生10倍的减速对我来说是个谜，但我很高兴有一个解决方案。谢谢r我也是。但是，我没有更好的解释。这个问题只影响向量矩阵乘法。正在准备修复。在这种情况下，直接联系gfortran开发人员是明智的，而不是希望有人为你做这件事。@steve感谢你在留言板上添加这篇帖子。我真的不是c完全确定这个问题不是用户错误（正如我所说，我是一个Fortran新手），所以我决定先在这里发布。在将来，我会直接联系开发人员。