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OpenMP并行两种方法的区别

openmp c

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Freelancer · 技术社区 · 4 年前

我只是想通过OpenMP的汇总来评估函数的集成,通过使用数组来保存每个步骤中计算的每个值>取所有值的总和;并取不带数组的和。

代码为:

double f(double x)
{
    return sin(x)*sin(x)/(x*x+1);
}

方法1

    long i = 0;
    const long NUM_STEP = 100000;
    double sum[NUM_STEP];
    double from = 0.0, to = 1.0;
    double step = (to - from)/NUM_STEP;
    double result = 0;

    #pragma omp parallel for shared(sum) num_threads(4)
    for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
        sum[i] = step*f(from+i*step);
    for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
        result += sum[i];
    printf("%lf", result);

方法2

    long i = 0;
    const long NUM_STEP = 100000;
    double from = 0.0, to = 1.0;
    double step = (to - from)/NUM_STEP;
    double result = 0;

    #pragma omp parallel for shared(result) num_threads(4)
    for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
        result += step*f(from+i*step);
    printf("%lf", result);

但结果太不一样了。方法1给出了稳定的值,但方法2给出了可变的值。以下是一个示例:

方法1:0.178446

方法2:0.158738

方法1的值为真(由另一个工具检查)。

0 回复 | 直到 4 年前

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dreamcrash 4 年前

TL;博士 第一种方法没有 比赛条件 而第二种方法具有。

第一种方法没有竞争条件,而第二种方法有。即,在第一种方法中:

#pragma omp parallel for shared(sum) num_threads(4)
for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
    sum[i] = step*f(from+i*step);
for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
    result += sum[i];

每个线程都保存操作的结果 step*f(from+i*step); 在阵列的不同位置 sum[i] 在那之后主人线程,按顺序减少数组上保存的值 sum 即:

for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
    result += sum[i];

实际上,您可以在这个版本上做一些改进;而不是分配数组 总和 大小与数量相同 NUM_STEP ,您可以将其分配为与线程数相同的大小,每个线程将保存在与其线程数相等的位置 ID 即:

int total_threads = 4;
double sum[total_threads];
#pragma omp parallel num_threads(total_threads)
{
  int thread_id = omp_get_thread_num();
  for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
      sum[thread_id] += step*f(from+i*step);
  for(i=0; i< total_threads; i++)
      result += sum[i];
}

尽管如此,最好的方法将是实际修复第二种方法。

第二种方法是 比赛条件 关于变量的更新 result :

#pragma omp parallel for shared(result) num_threads(4)
for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
    result += step*f(from+i*step);

因为 结果 变量由多个线程以非线程安全的方式并发更新。

为了解决这个问题 比赛条件 你需要使用 reduction 条款:

#pragma omp parallel for reduction(+:result) num_threads(4)
for(i=0; i<NUM_STEP; i++)
    result += step*f(from+i*step);