如何在 Fortran 中实现数组结构而不是结构数组？

Question

我正在使用 Fortran 编写有关 CFD 主题的代码。在与一些计算机科学的朋友讨论后，他们告诉我，如果在 his/her 代码上实现数组结构 (SoA) 而不是结构数组 (AoS)，可以加快计算时间。

关于本主题的实现，我看到了很多示例，但其中大部分是使用 C 或 C++ 编写的。（例如 https://software.intel.com/en-us/articles/how-to-manipulate-data-structure-to-optimize-memory-use-on-32-bit-intel-architecture）。

谁能告诉我或指导我一些基本的想法或示例如何在 Fortran 中实现 SoA 而不是 AoS？

Answer 1

这个概念真的没有什么难的。

而不是

type struct
  real x, y, z
end type

type(struct), allocatable :: array(:)

你用

type(struct2)
  real, dimension(:), allocatable :: x, y, z
end ype

type(struct2) :: arrays

它实际上只是对 C 或 C++ 示例的逐行翻译。或多或少，您可以阅读的有关该主题的所有内容仍然适用于 Fortran，即使他们使用其他语言作为示例。

实际上，在过去，Fortran 没有任何结构，最自然的方式就是声明变量：

real x(bigN)
real y(bigN)
real z(bigN)

并且您也可以通过这种方式获得数组结构的所有性能优势。对于 Fortranner 来说，有人只知道结构数组，这听起来很奇怪。

Answer 2

(100000,5) 效果一样好，因为 100000 是连续的。我可能会这么明确地说，即：

!DIR$ ATTRIBUTES ALIGN:64                   :: A
REAL DIMENSION(:.:), ALLOCATABlE, CONTIGUOUS:: A

但该结构也有效。取决于你喜欢什么。当 5 是一个更大的数字以在 j (5) 循环上并行化，并在连续的 I (100000) 循环上向量化时，这似乎更直观（对我而言）。或做任务，或其他 !$OMP workshare 方法。

如果使用 A、B、C、D、E 而不是 1-5，实际上您不需要结构或数组...

"The Why"就是连续的数据可以向量化，因为是数组。当它是一个结构数组时，您从一个值到下一个值绑定了 5，并且在任何一次聚集中都浪费了时间，或者无法对其进行矢量化，或者两者兼而有之。

然后在你的 I-loop (100000) 上，你要么自动矢量化，要么使用 OMP，要么使用 CilkPlus 外观语句 A(:) = ... 有时矢量符号与 OMP 和自动矢量化一样快，有时它比 OMP 慢。您需要尝试两种 (3) 方式，OMP 通常是可靠的，但多了几行且可读性较差。它应该运行比 SoA

快很多

如何在 Fortran 中实现数组结构而不是结构数组？

How to implement Structures of Arrays instead of Arrays of Structures in Fortran?

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