CPU 時間の計測
gtool5 には CPU 時間を計測するサブルーチンを提供するモジュール dc_clock が用意され ています. これを用いるとプログラム中の任意の処理に要した CPU 時間を 計測することが可能となります.
例として, Fortran 90/95 汎用モジュール: 種別型パラメタの提供 で用いたサンプルプログラムに CPU 時間の計測を加えたプログラムを示します (ソースコードはこちら). 赤字(カラーがでない場合はボールド)が dc_clock に関係している箇所です.
!= Sample program for gtool_history/gtool5 ! ! * 2007/06/25 M.Odaka ! * 2006/10/25 Y.Morikawa ! * 2003/08/21 M.Odaka ! * 2001/02/27 S.Takehiro ! ! Solving diffusion equation ! \[ ! du/dt = \kappa d^2 u/dx^2 ! \] ! for giving values of $u$ at $x=[0,1]$. ! program diffusion_5 use gtool_history ! Access module (モジュール指定) use dc_types, only : DP ! Access module (モジュール指定) use dc_clock, only : CLOCK, DCClockCreate, & & DCClockClose, DCClockStart, DCClockStop, & & DCClockResult, DCClockPredict, & & operator(+) ! Access module (モジュール指定) integer, parameter :: nx=30 ! Grid number (グリッド数) integer, parameter :: nt=200 ! Time step number (時間ステップ数) integer, parameter :: ndisp=10 ! Output interval (出力間隔) real(DP), parameter :: dx=1.0/(nx-1) ! Grid interval (グリッド間隔) real(DP), parameter :: dt=0.0005 ! Time step (時間間隔) real(DP), dimension(nx):: x=(/(dx*(i-1),i=1,nx)/) ! X coordinate (座標変数) real(DP), dimension(nx):: temp ! Temperature (温度) real(DP), parameter :: kappa=1.0 ! Diffusion coefficient (熱拡散係数) type(CLOCK) :: clock_init, clock_loop ! Variables for CPU time counting ! CPU 時間計測用変数 call DCClockCreate( & ! Initialize (初期化) & clk = clock_init, & ! (out) & name = 'initialization' ) ! (in) call DCClockCreate( & ! Initialize (初期化) & clk = clock_loop, & ! (out) & name = 'time-integration' ) ! (in) call DCClockStart( clk = clock_init ) ! (inout) ! Start CPU time counting ! (CPU 時間計測開始) tinit = 0.0 ! Set initial time ! (初期時刻設定) temp = exp(-((x-0.5)/0.1)**2) ! Set initial value ! (初期値設定) call HistoryCreate( & ! Create output file & file='diffusion_5.nc', & ! (ヒストリー作成) & title='Diffusion equation', & & source='Sample program of gtool_history/gtool5', & & institution='GFD_Dennou Club davis project', & & dims=(/'x','t'/), dimsizes=(/nx,0/), & & longnames=(/'X-coordinate','time '/), & & units=(/'m','s'/), & & origin=real(tinit), interval=real(ndisp*dt) ) call HistoryPut('x',x) ! Output 'x' (次元変数出力) call HistoryAddVariable( & ! Set output variable & varname='temp', dims=(/'x','t'/), & ! (変数定義) & longname='temperature', units='K', xtype='double') call HistoryAddAttr('temp','gt_graph_tick_all',1) call HistoryAddAttr('temp','gt_graph_contour_spacing',(/0.0,1.0,0.01/)) call HistoryAddAttr('temp','+gt_user_davis_kappa',kappa) call HistoryPut('temp',temp) ! Output 'temp' (変数出力) call DCClockStop( clk = clock_init ) ! (inout) ! Stop CPU time counting ! (CPU 時間計測終了) do it=1,nt call DCClockStart ( clk = clock_loop ) ! (inout) ! Start CPU time counting ! (CPU 時間計測開始) temp(2:nx-1) = temp(2:nx-1) & ! Time integration (時間積分) & + kappa*(temp(3:nx)-2*temp(2:nx-1)+temp(1:nx-2))/dx**2*dt if ( mod(it,ndisp) == 0 ) then call HistoryPut('temp',temp) ! Output 'temp' (変数出力) endif call DCClockStop( clk = clock_loop ) ! (inout) ! Stop CPU time counting ! (CPU 時間計測終了) call DCClockPredict( & ! Estimate remaining time (残り時間の予測) & clk = clock_init + clock_loop, & ! (in) & progress = real(it)/real(nt) ) ! (in) end do call HistoryClose call DCClockResult( & ! Display total CPU time (全 CPU 時間の表示) & clks = (/clock_init, clock_loop/), & ! (in) & total_auto = .true. ) ! (in) call DCClockClose( clk = clock_init ) ! (inout) ! Finalize (後処理) call DCClockClose( clk = clock_loop ) ! (inout) ! Finalize (後処理) stop end program diffusion_5
このプログラムでは, CPU 時間の計測を時間積分ループ前処理部分と 時間積分ループ部分とに分けて行い, 最後に合計値を求めています. 時間積分ループ部分では以下のようなメッセージが出力されます.
########## PREDICTION OF CALCULATION ########### Start Date 2007-06-26T13:53:18+09:00 Current Date 2007-06-26T13:53:19+09:00 Progress 52.50% [************* ] Remaining CPU TIME 0.000000E+00 Completion Date 2007-06-26T13:53:19+09:00
そしてプログラム終了時には以下のようなメッセージが出力されます.
############## CPU TIME SUMMARY ################ initialization 0.129980E-01 time-integration 0.179959E-01 ------------------------------------------------ TOTAL TIME = 0.309939E-01
以下では dc_clock モジュールの各サブルーチンが行っていることを大まかに説明します. より詳しい説明は リファレンスマニュアル を参照してください.
- use dc_clock
- モジュールの使用を宣言します. Fortran90 メインプログラムの先頭にいれ ましょう. ここでは only 文を用いて 必要なデータ型とサブルーチンだけを参照します. なお構造型 CLOCK 変数の 加算を行う場合には, dc_clock で定義された加算演算子 + を use する必要があることに注意してください.
- type(CLOCK)
- 構造型 CLOCK 変数の宣言文です. 計測された CPU 時間は構造型 CLOCK 変数 に格納されます.
- DCClockCreate(clk, name)
-
構造型 CLOCK 変数を初期化します. 各引数の意味は以下の通りです.
- clk は初期化する構造型 CLOCK 変数を指定する引数です.
- name は計測内容を指定する引数です.
- DCClockStart(clk, [err])
- 計測を開始します. 計測された CPU 時間は第 1 引数で与えた clk に格納されます.
- DCClockStop(clk, [err])
- 計測を終了します. 計測された CPU 時間は Close サブルーチンで その構造型 CLOCK 変数の使用を終了するまで save されます. 同じ構造型 CLOCK 変数を引数にして再度計測を行うと, もともと格納されて いた値に加算された値が格納されます.
- DCClockPredict ( clk, progress, [unit], [err] )
-
経過 CPU 時間と処理を終了したプログラムの分量をもとに, 残り CPU
時間の予想を行います. 各引数の意味は以下の通りです.
- clk は経過 CPU 時間を格納した構造型 CLOCK 変数を指定する引数です.
- progress はこのサブルーチンが call された時点で 処理を終了したプログラムの分量の割合を指定する引数です. 開始時を 0, 終了時を 1 として, 0 から 1 までの実数値を与えます. ここではループ変数と総時間ステップ数を利用しています.
- unit は出力先装置番号を指定する引数です. 何も指定しないと 出力装置として標準出力が選択されます.
- err は第 1 引数 clks が初期化されていなくても 処理を続行する場合に指定する引数です.
- DCClockResults( clks, [unit] [total_auto], [clk_total], [total_name], [err] )
-
CPU 時間の合計を表示します.
- clks は構造型 CLOCK 変数の配列を指定する引数です.
- unit は出力先装置番号を指定する引数です. 何も指定しないと 出力装置として標準出力が選択されます.
- total_auto は合計値の出力の有無を指定する引数です. .true. を与えると clks に指定した構造型 CLOCK 変数の合計値を出力します. 次のオプション引数 clk_total が指定されている場合は clk_total の値が優先されます.
- clk_total は合計する構造型 CLOCK 変数を指定します.
- total_name は合計値を出力する際にそのメッセージの冒頭に表示する文字列を指定します.
- err は第 1 引数 clks が初期化されていなくても 処理を続行する場合に指定する引数です.
- DCClockClose( clk )
- 引数に与えた構造型 CLOCK 変数 clkの使用を終了します.
$Id: dc_clock.rd,v 1.4 2009-02-28 16:07:56 morikawa Exp $