Ubuntu下Fortran如何优化性能

在Ubuntu下优化Fortran性能可从以下方面入手：

1. 编译器优化选项
   • 使用gfortran的-O2/-O3开启多级优化，-O3性能更高但编译时间更长。
   • 添加-march=native针对当前CPU架构优化，-funroll-loops手动展开循环以减少控制开销。
   • 数学计算密集型代码可用-ffast-math（可能牺牲精度换取速度）。
2. 并行计算
   • 共享内存系统用OpenMP（-fopenmp），需在代码中添加并行指令（如!$omp parallel do）。
   • 分布式内存系统用MPI，需安装mpich或openmpi并编写通信代码。
3. 内存与代码结构优化
   • 减少动态内存分配，重用数组和局部变量，避免全局变量。
   • 优化循环顺序，保证内存连续访问（如按行优先处理二维数组）。
   • 利用SIMD指令集，可通过-fopt-info-vec查看向量化情况。
4. 性能分析与工具
   • 用perf或gprof定位性能瓶颈，针对性优化热点代码。
   • 使用valgrind检查内存泄漏或非法访问。
5. 使用高性能库
   • 数值计算优先调用BLAS、LAPACK、FFTW等优化库，避免重复造轮子。
6. 硬件与环境
   • 确保系统安装最新编译器版本（sudo apt update && sudo apt install gfortran），新版本通常包含更多优化。
   • 大规模计算可考虑GPU加速（需配合CUDA或OpenCL，但需硬件支持）。

示例：
优化后的简单求和代码：

program example
    implicit none
    integer, parameter :: n = 1000000
    real :: sum = 0.0
    !$omp parallel do reduction(+:sum)
    do i = 1, n
        sum = sum + i
    end do
    !$omp end parallel do
    print *, 'Sum:', sum
end program example

编译命令：gfortran -O3 -fopenmp -o example example.f90。