Ersetzen der außerordentlich langsamen Funktion pow()

Wir haben einen CFD-Löser und beim Ausführen einer Simulation wurde festgestellt, dass er auf einigen Computern außerordentlich langsam lief, auf anderen jedoch nicht. Bei Verwendung von Intel VTune wurde festgestellt, dass die folgende Zeile das Problem war (in Fortran):

RHOV= RHO_INF*((1.0_wp - COEFF*EXP(F0)))**(1.0_wp/(GAMM - 1.0_wp))

Beim Einbohren mit VTune wurde das Problem zurückverfolgt call pow Fließband und beim Verfolgen des Stapels zeigte es, dass es verwendet wurde __slowpow(). Nach einigem Suchen, diese Seite tauchte auf und beschwerte sich über dasselbe.

Auf der Maschine mit der libc-Version 2.12 dauerte die Simulation 18 Sekunden. Auf der Maschine mit der libc-Version 2.14 dauerte die Simulation 0 Sekunden.

Basierend auf den Informationen auf der oben genannten Seite tritt das Problem auf, wenn die Basis zu pow() liegt nahe bei 1,0. Also haben wir einen weiteren einfachen Test durchgeführt, bei dem wir die Basis um eine beliebige Zahl vor dem skaliert haben pow() und dann durch die Zahl geteilt, die nach dem zum Exponenten erhoben wird pow() Anruf. Dadurch sank auch bei der libc 2.12 die Laufzeit von 18 Sekunden auf 0 Sekunden.

Es ist jedoch unpraktisch, dies überall im Code zu platzieren, wo wir es tun a**b. Wie würde man vorgehen, um die zu ersetzen pow() Funktion in libc? Ich hätte zum Beispiel gerne das Fließband call pow vom Fortran-Compiler generiert, um eine benutzerdefinierte Datei aufzurufen pow() Funktion, die wir schreiben, die die Skalierung durchführt, ruft die libc auf pow() und dividiert dann durch die Skalierung. Wie erstellt man eine für den Compiler transparente Zwischenschicht?

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Zur Verdeutlichung suchen wir nach etwas wie (Pseudo-Code):

double pow(a,b) {
   a *= 5.0
   tmp = pow_from_libc(a,b)
   return tmp/pow_from_libc(5.0, b)
}

Kann man die laden pow aus libc und benennen Sie es in unserer benutzerdefinierten Funktion um, um Namenskonflikte zu vermeiden? Wenn die customPow.o Datei umbenennen könnte pow von libc, was passiert, wenn libc noch für andere Dinge benötigt wird? Würde das einen Namenskonflikt zwischen verursachen pow in customPow.o und pow im libc?

Nun, warte jetzt. Die Bibliothek ruft nicht an __slowpow() nur um mit dir zu spielen; es ruft __slowpow() weil es glaubt, dass die zusätzliche Genauigkeit notwendig ist, um ein genaues Ergebnis für die Werte zu liefern, die Sie ihm geben (in diesem Fall Basis sehr nahe 1, Exponent der Ordnung 1). Wenn Ihnen die Genauigkeit dieser Berechnung wichtig ist, sollten Sie verstehen, warum das so ist und ob es wichtig ist, bevor Sie versuchen, es zu umgehen. Es könnte der Fall sein, dass für (sagen wir) große negative F0 diese ganze Sache sicher auf 1 gerundet werden kann; oder auch nicht, je nachdem, was später mit diesem Wert gemacht wird. Wenn Sie jemals 1.d0 minus dieses Ergebnis benötigen, werden Sie diese zusätzliche Genauigkeit benötigen.

Schreiben Sie einfach Ihre eigene pow Funktion, setzen Sie die .o Datei in einem statischen Bibliotheksarchiv libmypow.a irgendwo im Bibliothekspfad des Linkers und übergeben -lmypow beim Verlinken.

pow(a,b) ist das gleiche wie exp(b*ln(a))vielleicht funktioniert dieser Ersatz für Sie.

Ich habe dies selbst getestet, und zwar wenn ich das Testprogramm von der von Ihnen verlinkten Seite kompiliere, verwende ich es call pow im Assemblercode. Kompilieren jedoch mit Optimierung -ffast-math Es gibt keinen Call to Pow, aber das Ergebnis ist etwas anders.