Bilimsel kod performansının altında yatan yapı nedir?

Farklı donanım ve yazılım yapılandırmalarına sahip iki bilgisayarı düşünün. Her platformda aynı seri Navier-Stokes kodunu çalıştırırken, bilgisayar 1 ve 2 için bir yinelemenin gerçekleştirilmesi sırasıyla x ve y zaman alır. Bu durumda, , bilgisayar 1 ile bilgisayar 2 arasındaki yineleme zamanı farkıdır. $\Delta = x-y$

büyüklüğünü etkileyen ne olabilir ? Belli bir aday CPU, ana sorum CPU'lar arasındaki donanım farkı ile aynı sırada etkileyebilecek başka faktörler olup olmadığı ? $\Delta$ $\Delta$

performance iterative-method navier-stokes

— İzopycnal Salınım
kaynak

Tabii ki

sadece tek bir örnektir. Ayrıca

'nın problem boyutuna ve yapısına nasıl bağlı olduğunu araştırmalısınız . İkinci olarak , farklı katkıların toplamında

bölmeye çalışarak ve hw ve sw konfigürasyonlarına göre kodun farklı bölümlerinin performansını analiz etmeyi öneririm .

Δ

$\Delta$

Δ

$\Delta$

x

$x$

y

$y$

— Stefano M

CACHE LINE KAÇIRIYOR . Dikkate alınması gereken ilk şey bu. Bellek birçok algoritma için tıkanıklık faktörüdür.

— Deer Hunter

Yanıtlar:

Bu liste tam olarak hiçbir yere yakın değildir, ancak umarım listenin büyüklüğü olası faktörlerin ölçeği hakkında bir ipucu verecektir. Seçtiğiniz platformda kodu kaynaktan derlediğinizi varsayıyorum.

Yazılım

Standart Kütüphane Performansı
Lin. Alg. Kütüphane Performansı (yazılım dış kütüphanelere bağlanıyorsa)
Derleyici Seçimi
Derleyici Optimizasyonu
Derleyici Bayrakları
Arka Plan İşlemleri (İşletim sistemleri farklıysa önemli ölçüde değişiklik gösterebilir)

Donanım

İşlemci

Saat hızı
Mimari (aynı talimat farklı mimarilerde farklı döngüler alabilir)
Önbellek Boyutları
Önbellek Gecikmesi
SIMD (Tek Talimat, Çoklu Veri) Özelliği

Hafıza

Kanal Sayısı
hız

HDD

Okuma / Yazma hızı (çoğunlukla yalnızca sonuçları yazmak için önemlidir, bu nedenle bir NS çözücü için dosyaya ne sıklıkta çıktı yazdığınıza bağlıdır, ancak görüntü işleme gibi şeyler yapan diğer programlar için önemli olabilir)

Bu, farklı üreticilerin cipslerine piyasada bir avantaj sağlamak için içerdiği küçük hileleri ve özellikleri görmezden geliyor. Büyük olan, çok seyrek doğrusal cebir kütüphanelerinin hafızaya bağlı olmasıdır. Seyrek bir matris çarpımı yapmak, birçok gerçek flop olmadan dolaşan çok fazla veri içerir.

— Godric Seer
kaynak

CPU'ya hem çekirdek sayısını hem de SIMD yeteneklerini eklerdim.

— Pedro

@Pedro Soru seri çözücü dediğinden beri çekirdekler bıraktım, ancak SIMD ekleyeceğim. Teşekkürler.

— Godric Seer

@GodricSeer Bir makinede derledim ve çalıştırdım. Sonra, aynı derlenmiş yürütülebilir dosyayı kullanarak ikinci makinede çalıştırdım. Açıklamanızdan, ikinci bilgisayardaki kaynaktan yeniden derlemek daha iyi olurdu. Durum bu mu?

— İzopycnal Salınım

@IsopycnalOscillation Belirli bir makine için / üzerinde derleme yaparken, gcc / gfortran seçeneğini -march=nativeveya -xHOSTtemel mimariye özgü optimizasyonları uygulayacak icc / ifort seçeneğini kullanabilirsiniz.

— Pedro

Buradaki kilit nokta, bilgisayar performansının tek boyutlu bir miktar olmamasıdır. Godric'in yukarıda listelediği tüm faktörlerin göreceli dengesi, aynı üreticiden (örneğin Intel) işlemci yongalarına sahip bilgisayarlar için bile büyük ölçüde değişebilir. Sonuç olarak, farklı karşılaştırmalar iki işlemci için çok farklı performans oranları gösterebilir. Pratik bir konu olarak, çoğu modern makine bilimsel bilgi işlem iş yüklerini desteklemek için bellek bant genişliğinde ciddi bir şekilde eksiktir ve bu genellikle darboğazdır.

— Brian Borchers

$x/y$ $x-y$

İkinci olarak, sorunuz özellikle yazılımdaki farklılıkları hariç tutar. Deneyimlerime göre, dikkatli ayarlama için performans ödülleri büyük faktörler olabilir, bu nedenle donanım sorunlarını düşünürken yazılım sorunlarını unutmayın. Sonuçta, donanım sadece verdiğiniz talimatları yürütebilir ve daha az verirseniz, daha erken biter.

Bunu çok fazla genişletmemek, ancak herhangi bir problem için onu çözecek programların sonsuz bir sonsuzluğu var. Bunlar arasında, bazıları diğerlerinden daha az zaman alır ve bu bir alt sınırdır. Dikkatle ayarlanmadıysa , herhangi bir programın bu alt sınırda veya hatta yakınında olduğunu varsaymayın .

Bu bağlantı kullandığım alışılmışın dışında yöntemi ayrıntılı olarak açıklıyor.

— Mike Dunlavey
kaynak