Parallel processing 是否启用了gfortan全数组表达式？

我对fortran和gfortran都是新手。我了解到整个表达式数组是并行计算的，但我发现计算只在我的计算机的一个核心中进行

我使用以下代码：

program prueba_matrices

 implicit none

 integer, parameter                             :: num = 5000
 double precision, dimension(1:num,1:num)       :: A, B, C
 double precision, dimension (num*num)          :: temp
 integer                               :: i

 temp = (/ (i/2.0, i=1,num*num) /)
 A = reshape(temp, (/ num, num/) )
 B = reshape(temp, (/ num, num/) )
 C = matmul(A , B)

end program prueba_matrices

我是这样说的：

gfortran prueba_matrices.f03 -o prueba_gfortran

而且，通过观看gnome system monitor实时生成的图形，我可以看到只有一个核心在工作。如果我用计算代替这一行

  C = matmul(A , B)

为了

它产生同样的行为

我做错了什么？

GFortran/GCC确实有一些自动并行功能，请参阅。它们通常不是很好，因此在任何-ON优化级别上都没有启用它们，您必须特别使用-ftree parallelize loops=N来选择它，其中N是您想要使用的线程数。但是请注意，在上面的示例中，像“a*B”这样的循环可能会受到内存带宽的限制（对于足够大的阵列），因此添加内核可能不会有多大帮助。此外，MATMUL内在函数导致gfortran运行时库中的实现，该库不使用autopar选项编译（除非您专门以这种方式构建）

上面的示例代码能够提供更多帮助的是实际启用任何优化。使用-O3 Gfortran可以自动启用矢量化，这也可以看作是一种并行化循环的方法，尽管不能跨越多个cpu核

GFortran/GCC确实有一些自动并行功能，请参阅。它们通常不是很好，因此在任何-ON优化级别上都没有启用它们，您必须特别使用-ftree parallelize loops=N来选择它，其中N是您想要使用的线程数。但是请注意，在上面的示例中，像“a*B”这样的循环可能会受到内存带宽的限制（对于足够大的阵列），因此添加内核可能不会有多大帮助。此外，MATMUL内在函数导致gfortran运行时库中的实现，该库不使用autopar选项编译（除非您专门以这种方式构建）

---

上面的示例代码能够提供更多帮助的是实际启用任何优化。使用-O3 Gfortran可以自动启用矢量化，这也可以看作是一种并行化循环的方法，尽管不能跨越多个cpu核

我认为您所引用的课程中的一个关键句子是“数组赋值没有隐含的单个赋值顺序，它们在概念上是并行执行的。”关键词是“概念上”。这并不是说整个数组表达式实际上是并行执行的；您不应该期望使用多个核心。为此，您需要使用OpenMP或MPI（Fortran本身之外）或Fortran 2008的coarray

---

编辑：作为语言的一部分，Fortran在Fortran 2008的coarray之前没有实际的并行执行。有些编译器可能以其他方式提供并行化，有些语言特性使编译器更容易实现并行执行（可选）。我从网络文章中引用的句子比你引用的部分更能说明现实。整个数组表达式不需要并行执行；它们为程序员提供了语法上的便利，使语言更高级，因此数组操作可以用单个语句表示，而无需编写do循环。无论如何，网络上的任何文章都不是决定性的。您对缺乏并行执行的观察表明了哪种说法是正确的。它与Fortran语言并不矛盾

我认为您所引用的课程中的一个关键句子是“数组赋值没有隐含的单个赋值顺序，它们在概念上是并行执行的。”关键词是“概念上”。这并不是说整个数组表达式实际上是并行执行的；您不应该期望使用多个核心。为此，您需要使用OpenMP或MPI（Fortran本身之外）或Fortran 2008的coarray

---

编辑：作为语言的一部分，Fortran在Fortran 2008的coarray之前没有实际的并行执行。有些编译器可能以其他方式提供并行化，有些语言特性使编译器更容易实现并行执行（可选）。我从网络文章中引用的句子比你引用的部分更能说明现实。整个数组表达式不需要并行执行；它们为程序员提供了语法上的便利，使语言更高级，因此数组操作可以用单个语句表示，而无需编写do循环。无论如何，网络上的任何文章都不是决定性的。您对缺乏并行执行的观察表明了哪种说法是正确的。它与Fortran语言并不矛盾

如果您希望从gfortran对matmult的调用是多线程的，最简单的方法是链接到使用多线程支持编译的外部包。候选产品包括（née Goto Blas）或商业软件包，如英特尔、AMD或苹果的加速框架

例如，对于这个简单的例子：

program timematmult

  real, allocatable, dimension(:,:) :: A, B, C
  integer, parameter :: N = 2048

  allocate( A(N,N) )
  allocate( B(N,N) )
  allocate( C(N,N) )

  call random_seed
  call random_number(A)
  call random_number(B)

  C = matmul(A,B)

  print *, C(1,1)

  deallocate(C)
  deallocate(B)
  deallocate(A)

end program timematmult

对于基本matmul：

$ gfortran -o matmult matmult.f90
$ time ./matmult
   514.38751

real    0m6.518s
user    0m6.374s
sys     0m0.021s

使用多线程gotoblas库：

$ gfortran -o matmult matmult.f90 -fexternal-blas -lgoto2
$ time ./matmult
   514.38696

real    0m0.564s
user    0m2.202s
sys     0m0.964s

---

这里要特别注意的是，实时时间小于用户时间，这表明正在使用多个内核。

如果您希望从gfortran调用matmult是多线程的，最简单的方法是链接到使用多线程支持编译的外部包。候选产品包括（née Goto Blas）或商业软件包，如英特尔、AMD或苹果的加速框架

例如，对于这个简单的例子：

program timematmult

  real, allocatable, dimension(:,:) :: A, B, C
  integer, parameter :: N = 2048

  allocate( A(N,N) )
  allocate( B(N,N) )
  allocate( C(N,N) )

  call random_seed
  call random_number(A)
  call random_number(B)

  C = matmul(A,B)

  print *, C(1,1)

  deallocate(C)
  deallocate(B)
  deallocate(A)

end program timematmult

对于基本matmul：

$ gfortran -o matmult matmult.f90
$ time ./matmult
   514.38751

real    0m6.518s
user    0m6.374s
sys     0m0.021s

使用多线程gotoblas库：

$ gfortran -o matmult matmult.f90 -fexternal-blas -lgoto2
$ time ./matmult
   514.38696

real    0m0.564s
user    0m2.202s
sys     0m0.964s

特别注意，这里的实时性小于用户时间