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CPU 時間の計測

gt4f90io 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: (1) 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 gt4_history/gt4f90io
!
! * 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 gt4_history                                   ! モジュール指定
  use dc_types, only : DP                           ! モジュール指定
  use dc_clock, only : CLOCK, Create, Close, Start, &
    &            Stop, Result, Predict, operator(+) ! モジュール指定

  integer, parameter     :: nx=30                   ! グリッド数
  integer, parameter     :: nt=200                  ! 時間ステップ数
  integer, parameter     :: ndisp=10                ! 出力間隔
  real(DP), parameter    :: dx=1.0/(nx-1)           ! グリッド間隔
  real(DP), parameter    :: dt=0.0005               ! 時間間隔
  real(DP), dimension(nx):: x=(/(dx*(i-1),i=1,nx)/) ! 座標変数
  real(DP), dimension(nx):: temp                    ! 温度
  real(DP), parameter    :: kappa=1.0               ! 熱拡散係数
  type(CLOCK)            :: clock_init, clock_roop  ! CPU 時間計測用変数

  call Create( clk = clock_init, &                  ! 初期化
    &          name = 'initialization' )
  call Create( clk = clock_roop, &                  ! 初期化
    &          name = 'time-integration' )

  call Start( clk = clock_init )                    ! CPU 時間計測開始

  tinit = 0.0                                       ! 初期時刻設定

  temp = exp(-((x-0.5)/0.1)**2)                     ! 初期値設定

  call HistoryCreate( &                             ! ヒストリー作成
    & file='diffusion_5.nc', title='Diffusion equation', &
    & source='Sample program of gt4_history/gt4f90io',   &
    & 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)                            ! 次元変数出力

  call HistoryAddVariable( &                        ! 変数定義
    & varname='temp', dims=(/'x','t'/), &
    & 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)                      ! 変数出力

  call Stop( clk = clock_init )                     ! CPU 時間計測終了

  do it=1,nt
    call Start ( clk = clock_roop )                 ! CPU 時間計測開始

    temp(2:nx-1) = temp(2:nx-1) &                   ! 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)                  ! 変数出力
    endif

    call Stop( clk = clock_roop )                   ! CPU 時間計測終了
    call Predict( clk = clock_init + clock_roop, &  ! 残り時間の予測
      &            progress = real(it)/real(nt) )

  end do

  call HistoryClose

  call Result( clks = (/clock_init, clock_roop/), & ! 全 CPU 時間の表示
    &          total_auto = .true. )
  call Close( clk = clock_init )                    ! 後処理
  call Close( clk = clock_roop )                    ! 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 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.
tupe(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.
Create(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.
Start(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.
Stop(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.
Predict ( 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.
Results( clks, [unit] [total_auto], [clk_total], [total_name], [err] )
CPU 時間の合計を表示します.
Close( 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 1.3 2007/06/28 08:44:32 morikawa Exp $
gtool4 Development Group / GFD Dennou Staff dcstaff@gfd-dennou.org