Il Linguaggio Fortran 90/95

142 Array
che è un valore di un ordine di grandezza superiore rispetto ai casi precedenti ed è, pertanto,
rappresentativo di una condizione di lavoro certamente peggiore.
La subroutine intrinseca CPU_TIME, utilizzata nel precedente esempio, sarà trattata in dettaglio
al capitolo 5. Per il momento si anticipa solamente che il suo output è il tempo del
processore (espresso in secondi) secondo una approssimazione dipendente dal processore stesso.
A causa di questa dipendenza dal sistema di elaborazione si preferisce produrre il risultato della
computazione sempre in termini di differenza fra due ”istanti” (tipicamente l’inizio e la fine di
un processo) piuttosto che come tempo ”assoluto” che, di per sé, avrebbe scarso significato.
E’ da notare che taluni compilatori ottimizzanti ”riordinano” i cicli del codice sorgente
proprio in funzione dell’efficienza dell’accesso ai registri di memoria (così, ad esempio, il loop
precedente verrebbe automaticamente ”riscritto” nella prima forma secondo un meccanismo
noto come loop interchange), tuttavia è sempre buona norma sviluppare il codice sorgente in
modo tale da minimizzare questo tipo di intervento da parte del compilatore.
Molta cura, inoltre, si dovrebbe avere nel dimensionare un array multidimensionale. Una
regola da seguire sempre, infatti, dovrebbe essere quella di dichiarare array caratterizzati da
dimensioni degli indici decrescenti andando dal primo all’ultimo indice (a tal proposito si usa
spesso dire ”il maggiore per primo”). Così, ad esempio, in un array bidimensionale, il numero
di righe dovrebbe sempre superare il numero di colonne. La seguente dichiarazione di array:
REAL(KIND(1.D0)), DIMENSION(100:20) :: matrix
rispetta tale regola dal momento che l’estensione del primo indice, 100, è maggiore di quella
del secondo indice, 20. Così matrix si compone di 20 colonne e 100 righe o ciò che è lo
stesso, ciascuna colonna di matrix contiene 100 elementi mentre ciascuna riga ne contiene
soltanto 20. Il beneficio comportato dall’indicizzare i cicli in questo modo è intimamente
associato alla minimizzazione dei salti che la testina di lettura deve compiere per accedere
ai dati immagazzinati in celle non contigue della cache memory. In questo modo l’esecuzione
di istruzioni di questo tipo:
DO j = 1,20
DO i = 1,100
matrix(i,j) = matrix(i,j)*SQRT(matrix(i,j))
END DO
END DO
sarà efficacemente ottimizzata. Non solo. Se, infatti, le dimensioni dell’array sono tali che
esso non possa essere contenuto per intero nella cache memory, lavorando nel modo anzidetto
(ossia facendo sì che la dimensione maggiore dell’array sia quella delle colonne) si permette
all’elaboratore di memorizzare temporaneamente nella cache soltanto una (presumibilmente
intera) colonna per volta ossia, per ogni ciclo interno, soltanto quella colonna i cui elementi
devono essere processati nello step corrente.
Nel caso in cui si fosse comunque costretti ad accedere agli elementi di un array multidimensionale
nella maniera meno efficiente, ossia per righe, si badi perlomeno a non fare in modo che
la prima dimensione dell’array sia una potenza di due. Infatti, dal momento che le dimensioni
della cache memory, espresse in unità di memorizzazione, rappresentano una potenza di due,