扰流板：测试程序对结果没有任何作用，因此通过优化编译器删除了循环的内容每次运行时间...无论如何，我会让问题和答案保留下来，以防万一某人（我？）犯同样的错误（再次...）。
原始文章：我想测试与简单添加相比，计算平方根的速度慢，并在下面编写了小程序。我得到的结果是，在这种情况下，它需要大约相同的时间，0.3秒。这里发生了什么？
program sqtest
implicit none
real r, s
integer i,j,n, sq, t
sq=11
n=100000000
r=1.11
if (sq==1) then
do i = 1,n
s = sqrt(float(i)*r)
enddo
write(*,*) "squareroot"
else
do j = 1,n
t = j+4
enddo
write(*,*) "plus"
endif
end program
将sq=1使用平方根。平方根环ASO会产生乘法，并从int转换为float。
进行此类测试时有很多事情要考虑。首先，您必须清楚地定义要比较的内容。对于这样的简单测试，您还应该停用优化，大多数主要编译器都接受选项-O0以停用优化。否则，编译器会发现您没有使用计算值进行任何操作，甚至没有运行循环，因为它没有用。
要简短剪切，我将您的程序修改为
program sqtest
implicit none
real r0, r1, r2, s
integer i,n
real :: start, finish
n=10**9
call random_number(r0)
call random_number(r1)
call random_number(r2)
call cpu_time(start)
do i = 1,n
s = sqrt(r0)
enddo
call cpu_time(finish)
print '("SQRT: Time = ",f6.3," seconds.")',finish-start
call cpu_time(start)
do i = 1,n
s = r1+r2
enddo
call cpu_time(finish)
print '("Addtition: Time = ",f6.3," seconds.")',finish-start
end program
，它为我的系统提供了以下结果：
ifort 13, n = 10^8
SQRT: Time = 0.378 seconds
Addtition: Time = 0.202 seconds
ifort 13, n = 10^9
SQRT: Time = 3.460 seconds
Addtition: Time = 1.857 seconds
gfortran (GCC) 4.9, n = 10^8
SQRT: Time = 0.385 seconds
Addtition: Time = 0.191 seconds
gfortran (GCC) 4.9, n = 10^9
SQRT: Time = 3.529 seconds
Addtition: Time = 1.733 seconds
pgf90 14, n = 10^8
SQRT: Time = 0.380 seconds
Addtition: Time = 0.058 seconds
pgf90 14, n = 10^9
SQRT: Time = 3.438 seconds
Addtition: Time = 0.520 sec
您会注意到我在代码中调用CPU时间。为了使数字有意义，您应该多次运行每种情况并计算时间平均值或选择最小值。最低限度是您系统在最佳条件下所能达到的目标。您还将看到结果取决于编译器。PGF90显然可以在加法方面提供更好的结果。我从平方根上删除了float(i)*。GFORTRAN和PGF90的表现非常快（n = 10^9），而ifort的性能非常慢（n = 10^9的7.3秒）。这意味着Gfortran和PGF90以某种方式选择了不同的路径（更快的操作），也许它们可以进行一些优化？
您将在此文档中找到硬件平方根的成本：http：//www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf。
可以以不同的方式计算SQRT。通常，这是一个仅涉及添加和乘以操作的迭代过程。通常将SQRT计算为SQRT（X）= X *（1/SQRT（X）），因为（1/SQRT（X））可以比SQRT（x）更快地计算。
。如果您采用了Haswell CPU，则单个SQRTSS指令的延迟是单个精度为11个循环，双精度为16个周期（SQRTSD）。从单一的精确度中，与双重精度相比，它需要更少的迭代才能收敛到所需的精度。在同一CPU上，SQRT（RSQRTSS）的延迟为1周期，因此，如果您要求进行积极的优化，则编译器可能会选择生成此指令。
。如果您需要多个独立的平方根，例如在示例中，则可以由编译器自动将代码矢量化。存在以相互吞吐量为14的矢量变体VSQRTP。在这种情况下，您的平均每平均每平方英尺大约得到14/8 = 1.75个循环。
参考：
- https://en.wikipedia.org/wiki/fast_inverse_square_root
- https://en.wikipedia.org/wiki/methods_of_computing_square_roots
- 确定浮点平方根
也许您的编译器正在优化代码。您可以通过使用不同阶数（例如1E6、1E7、1E8，..，1E10）测量来测量这一点，并查看时间尺度。顺便说一句，您的机器/编译器上的整数允许范围是什么？