Il Linguaggio Fortran 90/95

152 Array
b(i+1) = b(i) + a(i)
END DO
In questo caso, ad esempio, uno dei benefici connessi alla fusione in termini di ottimizzazione
dell’accesso ai registri di memoria consiste nel fatto che ciascun termine a(i) deve essere letto
una sola volta e non due come accadeva nella versione originale.
Per fondere due cicli è necessario che i loro indici scorrano fra gli stessi estremi. Se ciò non
accade è talvolta possibile attraverso alcune operazioni di manipolazione (come il peeling o il
normalizing che verranno discussi di seguito) adattare gli estremi in modo da rendere i cicli
compatibili. Due cicli con gli stessi estremi possono essere fusi se non esiste alcuna istruzione
S2 del secondo ciclo che dipenda da una istruzione S1 del primo ciclo. Il seguente esempio,
quindi, mostra due cicli che non possono essere sottoposti a fusion in quanto l’istruzione del
secondo ciclo non può avvenire in parallelo con l’istruzione del primo ciclo ma deve essere ad
essa subordinata:
! ciclo originale
DO i=1,n
a(i) = a(i) + k
END DO
DO i=1,n
b(i+1) = b(i) + a(i+1)
END DO
Naturalmente tutto quanto di buono si dica circa dal loop fusion potrebbe sembrare automaticamente
una critica al loop fission e viceversa. In realtà molto dipende da quale aspetto si
vuole ottimizzare, ad esempio la fissione potrebbe essere la scelta giusta su un processore con
una cache limitata o in presenza di array di grandissime dimensioni (in questi casi appare fondamentale
la riduzione della pressione sui registri) o ancora per favorire l’applicazione di altre
operazioni talvolta indispensabili come il loop interchange; la fusione, dal canto suo, permette
una migliore parallelizzazione delle istruzioni e può consentire una drastica riduzione dell’accesso
ai registri di memoria (riducendo così il tempo speso nelle operazioni di lettura/scrittura
”interni”). In ogni caso, del tutto in generale si può dire che in presenza di cicli onerosi (cioè
per grossi valori di n) un codice sottoposto a loop fission verrà eseguito molto più rapidamente
su una macchina seriale, lo stesso ciclo ottimizzato con un loop fusion sarà eseguito molto più
velocemente su un sistema parallelo.
3.8.9 Loop pushing
Il loop pushing è un tipo di trasformazione che consiste nello spostare un ciclo dalla procedura
chiamante ad una versione clonata della procedura invocata. Questa operazione può risultare
molto utile per ridurre i tempi di calcolo di un programma (si noti, a tal proposito, che le
chiamate di procedura sono sempre operazioni assai lente) e deve comunque essere effettuata
quasi sempre ”a mano” in quanto sono ben pochi i compilatori Fortran che eseguono questo
tipo di ottimizzazione. Un semplice esempio di loop pushing è riportato di seguito: