Почему мое моделирование C ++ N-тела имеет пульсирующее замедление производительности? ⇐ C++

[Anonymous]

Я разрабатывал 2D-моделирование гравитации N-Body в C ++, и я столкнулся с интересной проблемой производительности. Вместо стабильной частоты кадров время обновления приложения систематически пульсирует между «быстрым состоянием» и «медленным состоянием». Проблема возникает с помощью std :: execution :: par_unseq и, что удивительно, также с помощью std :: execution :: seq .
Проблема производительности
Основная проблема - цикклическое замедление. Функция App :: Update < /code>, которая почти полностью является расчетом N-тела, демонстрирует два различных режима производительности: < /p>

• «Быстрое состояние» со средним временем обновления ~ 60 мс. < /Li>
  «Медленное состояние» со средним временем обновления между 90-150 мс. 70% своего времени в этом «медленном состоянии», что приводит к плохой общей частоте кадров. The following performance analysis graph clearly shows this bimodal distribution over time:
  
  
  The Core Calculation Code
  Here is the simplified, core logic from Cpuacceleratorpar.cpp , который выполняет расчет N-тел. Тела хранятся в std :: vector , где Body является простой структурой позиции, скорости и массовых векторов.

  Код: Выделить всё

  void CpuAcceleratorPar::Update(std::vector& bodies, double dt)
  {
  const std::size_t n = bodies.size();
  if (n == 0)
  return;
  
  std::vector idx(n);
  std::ranges::iota(idx, std::size_t{ 0 });
  
  // Pass 1: compute accelerations
  std::vector acc(n, Vector2{});
  std::for_each(std::execution::par_unseq, idx.begin(), idx.end(), [&](std::size_t i) {
  Vector2 ai{};
  const auto pi = bodies[i].Position;
  
  for (std::size_t j = 0; j < n; ++j)
  {
  if (j == i) continue;
  
  const Vector2 r = bodies[j].Position - pi;
  const double dist2 = r.LengthSquared() + 1e-10; // softening2
  const double inv = 1.0 / std::sqrt(dist2);
  const double inv3 = inv * inv * inv;
  
  ai += r * (6.67430e-11 * bodies[j].Mass * inv3);
  }
  acc[i] = ai;
  });
  
  // Pass 2: Integrate
  std::for_each(std::execution::par_unseq, idx.begin(), idx.end(), [&](std::size_t i) {
  bodies[i].Velocity += acc[i] * dt;
  bodies[i].Position += bodies[i].Velocity * dt;
  });
  }
  < /code>
   Что я попробовал < /h2>
  
    Быстрый обратный квадратный корень: я думал, что это может быть денормализованная проблема
  с 1.0 /std :: sqrt (dist2) < /code>. Я попробовал быстрое обратное приближение к квадрату корня
  , но это не имеет значения. Замедление
  не сама функция sqrt. Пульсация все еще была там, в целом
  медленнее. Это означает, что проблема является фундаментальной для самого расчета
  . 
  
  [/list]
  Что может вызвать? к нагрузке из петли рендеринга [b] [/b]. The graph below shows the performance with rendering disabled:
  [img]https://i.sstatic.net/MB3mwwHp.png[/img]
  
  
  [b]System Specifications[/b]
  [list]
  [*] [b] CPU: [/b] Intel Core I3-8130U (2 ядра, 4 потока @ 2,20GHZ)
  [*] [b] Graphics: [/b] Intelt intel UHD Graphics 620
  [*] [b] build> strong> Follow uhd Flags/o Flads/O2 
  
  Подробнее здесь: [url]https://stackoverflow.com/questions/79781845/why-does-my-c-n-body-simulation-have-a-pulsating-performance-slowdown[/url]