OpenMP，Gfortran和非速度的诅咒

Question

我有一个可笑的（在我看来）的Fortran代码，因此我认为我可以尝试一下OpenMP，看看是否可以实现任何加速。这是在Windows 10，MingW64上，带有GCC 11.2。我在英特尔Xeon Gold 5122 @ 3.6 GHz上有16个内核和256 GB RAM。

该代码绝对没有什么大不了的：

  start_time = omp_get_wtime() 
  !$omp parallel do default(shared) private(i)
  do i = 1, nF   
    call something(input1, input2(i), input3, input4, output1(i, :), output2(i, :), output3(i, :))   
  end do 
  !$omp end parallel do
  end_time = omp_get_wtime()       
  
  write(*, *) 'Number of threads:', omp_get_max_threads(), ', Elapsed time:', end_time-start_time

nf的顺序为8,600。计算完全独立于我正在循环的i索引，在执行哪个顺序的情况下，无关紧要。在迭代时的输入或输出之间没有互动i-1及其值在迭代中i。子例程内发生的任何内容都是纯计算，也不是那么艰难。

现在，我没想到会提高神奇的线性速度，但这就是我得到的：

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=1 & test.exe
 Number of threads:           1 , Elapsed time:  0.43099999427795410

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=2 & test.exe
 Number of threads:           2 , Elapsed time:  0.75899982452392578

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=4 & test.exe
 Number of threads:           4 , Elapsed time:  0.69499993324279785

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=8 & test.exe
 Number of threads:           8 , Elapsed time:  0.55299997329711914

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=16 & test.exe
 Number of threads:          16 , Elapsed time:  0.57800006866455078

快乐，没有速度。实际上，无论我告诉OpenMP使用多少个线程，都会有所放缓。可能需要0.43秒才能运行使用OpenMP是毫无意义的，因为线程创建时间始终会淹没它们可能带来的任何改进。我也可能误解了所有这些工作。

我用来编译代码的优化开关：

-O3 -funroll-loops -march=native -fno-asynchronous-unwind-tables -fopenmp

最欢迎任何解释，并且还欢迎修改我的！$ omp的建议。

编辑

，output2等来编辑代码...

  start_time = omp_get_wtime() 
  !$omp parallel do default(shared) private(i)
  do i = 1, nF   
    call something(input1, input2(i), input3, input4, output1(:, i), output2(:, i), output3(:, i))   
  end do 
  !$omp end parallel do
  end_time = omp_get_wtime()       
  
  write(*, *) 'Number of threads:', omp_get_max_threads(), ', Elapsed time:', end_time-start_time

我已经通过声明矩阵OUTOUT1 时间变化（可能更糟）：

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=1 & test.exe
 Number of threads:           1 , Elapsed time:  0.43000006675720215

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=2 & test.exe
 Number of threads:           2 , Elapsed time:  0.63800001144409180

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=4 & test.exe
 Number of threads:           4 , Elapsed time:  0.96600008010864258

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=8 & test.exe
 Number of threads:           8 , Elapsed time:  0.80500006675720215

C:\Users\User\MyProjects\Test>set OMP_NUM_THREADS=16 & test.exe
 Number of threads:          16 , Elapsed time:  0.75200009346008301