FORTRAN 77 程序比 Fortran 90 程序更快吗？

Question

今天，我正在阅读一些用 FORTRAN 77 编写的非常流行的数值库中的代码，例如 QUADPACK（最后更新于 1987 年），我想知道是否有任何理由不在 Fortran 90 中重写这些库，除了会带来大量工作之外，考虑到 Fortran 90 给该语言带来的巨大改进，包括自由格式源代码、更好的控制结构（这样 GO TO 可能会被遗忘）、矢量化、接口等等。

是因为 FORTRAN 77 编译器产生了更优化的代码，也许它更适合并行执行？请注意，我什至没有谈论 Fortran 2003，它只有 8 岁了：我谈论的是 Fortran 90，所以我认为它已经足够广泛并且编译器已经准备好了。反正我没接触过这个行业。

编辑：janneb 是对的：LAPACK 实际上是用 Fortran 90 编写的。

Answer 1

嗯，就像提到的“pst”一样，“它会带来大量的工作”是一个相当重要的原因。

一些进一步的小要点：

• LAPACK 如今是 Fortran 90，因为最新版本不再使用 F77 编译器进行编译。话虽这么说，它远非重写，只是做了一些更改。

• 您提到的大多数 F90 功能使编写健壮的程序变得更加容易和更快，但不一定使生成的程序更快。

• 不久前还没有免费的 F90 编译器（很多人使用 g77！），因此对于像 LAPACK 这样广泛使用的库，不使用 F90 功能可能是一个有意识的决定。

• F77 编译器通常不会比 F90 编译器生成更快的代码。如果不是出于任何其他原因，那就是因为它可能已过时并且无法针对最新的 CPU 进行优化。现代 Fortran 编译器可能会从 F77 创建比从等效 F90 程序更快的代码，后者广泛使用指针等内容，但这高度依赖于所讨论的程序（例如，使用指针和更高级的数据结构可能允许使用更好的算法，允许 F90 程序更快地生成结果，即使它可能以较低的 CPU 算术单元平均利用率执行。

• 矢量化（如果您指的是 F90+ 数组语法）主要是程序员便利性问题，而不是允许更快的代码。一个有能力的编译器也会对等效的 DO 循环进行矢量化。

Answer 2

没有理由投入大量工作来（也许）改进效果良好的东西。需要注意的是，尽管 Fortran 90 引入了许多新功能，但它并没有改变语言。请记住，Fortran 90 标准向后兼容 FORTRAN 77。现代编译器也能够优化 FORTRAN 77 代码。 Fortan 90 中引入的一些功能（例如指针）会降低效率，如果关心执行时间（例如在 HPC 中），则应避免使用这些功能。

所以这不会真正产生影响。对于现代编译器来说，编写良好的 FORTAN 77 也是可优化的——它就像没有糖衣的蛋糕。在这里，对于 Fortran 90 及更高版本来说，锦上添花——这对程序员来说是一种方便，但并不一定会提高程序效率。

Answer 3

Fortran 77 程序可能更快的一个主要原因是：

分配的数组 (Fortran 90) 比编译时声明的数组慢得多。
两者没有放在内存中的同一位置。这就是 Fortran 中的堆栈与堆内存管理。

请参见此处话虽

这么说，Fortran 90+ 具有快速'全部在块数组操作中。我是 gcc-fortran (gfortran) 的忠实粉丝，在没有任何编译选项的情况下，对于大小为 N 的数组 a 来说，

a = a + 1

速度比这个工作台快 4 倍。

do i = 1 , N
  a(i) = a(i) + 1
end do

这个工作台适合我，在我的机器上，在 gfortran 上，没有优化选项，也没有任何声称这是专业标杆。

分配“问题”（不是问题而是功能）不是体系结构、编译器或任何相关的东西，而是与 Fortran 标准相关。

Answer 4

F77 程序是否会比使用更新语法重写的等效 F90 程序更慢或更快是可以讨论的，但我们现在先忽略这一点。

然而应该考虑的是，没有人真正关心仅速度。人们只关心相关以及商业盈利情况下的执行速度（我确信有一个更好的术语来形容这一点，但现在什么也没有想到......成本效益也许）。

由于这两个（相当流行的库）仍然在 F77 中，很明显，人们普遍认为重写它们的成本超过了所获得的好处，执行速度方面的好处以及成本效益方面的好处整个过程。