与OpenMP并行化

时间：2013-06-07 17:36:54

标签： c parallel-processing openmp

我在使用此代码时遇到问题，我想我必须使用关键条款，但我不知道如何...... 

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

#define N4 5000
#define N5 5000
#define PIXMAX 10
#define NUM_THREADS 4

int i, j, k;
int histo[PIXMAX], image[N4][N5];

void calculate_histo(int *array, int matrix[N4][N5]) {

for(i=0; i<PIXMAX; i++) array[i] = 0;

    #pragma omp parallel
    {
        int array_private[PIXMAX];
        for(i=0; i<PIXMAX; i++) array_private[i] = 0;

        #pragma omp for
        for(i=0; i<N4; i++)
            for(j=0; j<N5; j++) {
                array_private[matrix[i][j]]++;
                                }
        #pragma omp critical
        {
            for(i=0; i<PIXMAX; i++) {
                array[i] += array_private[i];
            }
        }
    }
}
main ()
{
omp_set_num_threads(NUM_THREADS);

for(i=0; i<N4; i++)
   for(j=0; j<N5; j++)
   {
     if(i%3) image[i][j] = (i+j) % PIXMAX;
     else    image[i][j] = (i+i*j) % PIXMAX;
   }
calculate_histo(histo,image);

for (k=0; k<PIXMAX; k++) printf("%9d", histo[k]);
}

每次运行时都会得到不同的结果， 五次执行中的输出：

1.- 3424378  1765911  2356499  1767451  2354765  2123619  2355686  1767270  2355937  1762464
2.- 3359050  1728213  2310171  1727858  2309947  2094584  2309402  1727705  2310021  1726228
3.- 3479377  1782549  2373773  1783920  2372319  2153420  2374614  1785481  2375290  1781468
4.- 3459613  1781119  2362956  1783067  2362662  2154083  2360726  1781994  2362982  1779394
5.- 3434711  1751408  2349619  1750327  2348681  2104916  2348510  1750427  2350599  1747760

问题解决了，一切正常，感谢您的帮助！ 我使用的最终代码是：

有关更多信息，请参阅注释，例如不使用全局变量或使用矩阵[i * 5000 + j]而不是矩阵[i] [j] 

#include<stdio.h>
#include<sys/time.h>
#include<omp.h>

#define N4 5000
#define N5 5000
#define PIXMAX 10
#define NUM_THREADS 4

int histo[PIXMAX], image[N4][N5];
int i,j,k;
void calculate_histo(int *array, int matrix[N4][N5]) {

for(i=0; i<PIXMAX; i++) array[i] = 0;

#pragma omp parallel private(i,j)
  {
    int array_private[PIXMAX];

    for(i=0; i<PIXMAX; i++)
      array_private[i] = 0;

#pragma omp for
    for(i=0; i<N4; i++)
      for( j=0; j<N5; j++) {
    array_private[matrix[i][j]]++;
      }

#pragma omp critical
    {
      for( i=0; i<PIXMAX; i++) {
    array[i] += array_private[i];
      }
    }
  }
}

int main () {

  omp_set_num_threads(NUM_THREADS);
  for( i=0; i<N4; i++)
    for( j=0; j<N5; j++) {
      if(i%3) 
        image[i][j] = (i+j) % PIXMAX;
      else
        image[i][j] = (i+i*j) % PIXMAX;
    }

  for ( k=0; k<PIXMAX; k++) 
    printf("%9d", histo[k]);
  printf("\n");

  calculate_histo(histo,image);

  for ( k=0; k<PIXMAX; k++) 
    printf("%9d", histo[k]);
  printf("\n");
  return 0;
}

2 个答案:

答案 0 :(得分：1)

您可以使用atomic来执行此操作，但效率不高。更好的方法是为每个线程使用私有数组，并行填充它们，然后在关键部分填充共享数组。请参阅下面的代码。也可以在没有关键部分的情况下执行此操作，但它有点复杂Fill histograms (array reduction) in parallel with OpenMP without using a critical section

这是我推荐的功能（我使用矩阵[i * 5000 + j]而不是矩阵[i] [j]，因为Fortran和C做了彼此相反的索引，我永远不记得哪个是哪个）。 

void foo_omp_v2(int *array, int *matrix) {
    for(int i=0; i<10; i++) array[i] = 0;

    #pragma omp parallel
    {
        int array_private[10];
        for(int i=0; i<10; i++) array_private[i] = 0;

        #pragma omp for
        for(int i=0; i<5000; i++) {
            for(int j=0; j<5000; j++) {
                array_private[matrix[i*5000 + j]]++;
            }
        }
        #pragma omp critical 
        {
            for(int i=0; i<10; i++) {
                array[i] += array_private[i];
            }
        }
    }
}

这是我使用的完整代码，显示原子更糟糕

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <omp.h>

void foo(int *array, int *matrix) {
    for(int i=0; i<10; i++) array[i] = 0;

    for(int i=0; i<5000; i++) {
        for(int j=0; j<5000; j++) {
          array[matrix[i*5000 + j]]++;
        }
    }

    for(int i=0; i<10; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    } printf("\n");
}

void foo_omp_v1(int *array, int *matrix) {
    for(int i=0; i<10; i++) array[i] = 0;

    #pragma omp parallel for
    for(int i=0; i<5000; i++) {
        for(int j=0; j<5000; j++) {
            #pragma omp atomic
            array[matrix[i*5000 + j]]++;
        }
    }

    for(int i=0; i<10; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    } printf("\n");
}

void foo_omp_v2(int *array, int *matrix) {
    for(int i=0; i<10; i++) array[i] = 0;

    #pragma omp parallel
    {
        int array_private[10];
        for(int i=0; i<10; i++) array_private[i] = 0;

        #pragma omp for
        for(int i=0; i<5000; i++) {
            for(int j=0; j<5000; j++) {
                array_private[matrix[i*5000 + j]]++;
            }
        }
        #pragma omp critical 
        {
            for(int i=0; i<10; i++) {
                array[i] += array_private[i];
            }
        }
    }

    for(int i=0; i<10; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    } printf("\n");
}

int main() {
    int array[10];
    int *matrix = new int[5000*5000];
    for(int i=0; i<(5000*5000); i++) {
        matrix[i]=rand()%10;
    }

    double dtime;

    dtime = omp_get_wtime();
    foo(array, matrix);
    dtime = omp_get_wtime() - dtime;
    printf("time %f\n", dtime);

    dtime = omp_get_wtime();
    foo_omp_v1(array, matrix);
    dtime = omp_get_wtime() - dtime;
    printf("time %f\n", dtime);

    dtime = omp_get_wtime();
    foo_omp_v2(array, matrix);
    dtime = omp_get_wtime() - dtime;
    printf("time %f\n", dtime);

}

以下是适用于GCC和Visual Studio

的代码版本 
#include <stdio.h>
#include <omp.h>
//#include <sys/time.h>

#define N4 5000
#define N5 5000
#define PIXMAX 10
#define NUM_THREADS 4

int histo[PIXMAX], image[N4][N5];
void calculate_histo(int *array, int matrix[N4][N5]) {

    int i;
    for(i=0; i<PIXMAX; i++) array[i] = 0;

    #pragma omp parallel
    {
        int i,j;
        int array_private[PIXMAX];
        for(i=0; i<PIXMAX; i++) array_private[i] = 0;

        #pragma omp for
        for(i=0; i<N4; i++)
            for(j=0; j<N5; j++) {
                array_private[matrix[i][j]]++;
                                }
        #pragma omp critical
        {
            for(i=0; i<PIXMAX; i++) {
                array[i] += array_private[i];
            }
        }
    }
}
int main () {
    omp_set_num_threads(NUM_THREADS);

    int i,j;
    for(i=0; i<N4; i++)
       for(j=0; j<N5; j++)
       {
         if(i%3) image[i][j] = (i+j) % PIXMAX;
         else    image[i][j] = (i+i*j) % PIXMAX;
       }
    calculate_histo(histo,image);

    for (i=0; i<PIXMAX; i++) 
        printf("%9d", histo[i]);
        printf("\n");
}

答案 1 :(得分：1)

您的计划有两个主要问题：

  1. 循环变量i和j
    2. 存在竞争条件 隐含声明
  2. omp_set_num_threads

    3. 以下是您的来源的固定副本，其中突出显示了更正：

    #include<stdio.h>
#include<sys/time.h>
#include<omp.h> // Problem # 2

#define N4 5000
#define N5 5000
#define PIXMAX 10
#define NUM_THREADS 4

int histo[PIXMAX], image[N4][N5];

void calculate_histo(int *array, int matrix[N4][N5]) {

for(int i=0; i<PIXMAX; i++) array[i] = 0;

#pragma omp parallel
  {
    int array_private[PIXMAX];

    for(int i=0; i<PIXMAX; i++) // # Problem # 1
      array_private[i] = 0;

#pragma omp for
    for(int i=0; i<N4; i++)
      for(int j=0; j<N5; j++) { // # Problem # 1
    array_private[matrix[i][j]]++;
      }

#pragma omp critical
    {
      for(int i=0; i<PIXMAX; i++) {
    array[i] += array_private[i];
      }
    }
  }
}

int main () {

  omp_set_num_threads(NUM_THREADS);
  for(int i=0; i<N4; i++)
    for(int j=0; j<N5; j++) {
      if(i%3) 
        image[i][j] = (i+j) % PIXMAX;
      else
        image[i][j] = (i+i*j) % PIXMAX;
    }

  for (int k=0; k<PIXMAX; k++) 
    printf("%9d", histo[k]);
  printf("\n");

  calculate_histo(histo,image);

  for (int k=0; k<PIXMAX; k++) 
    printf("%9d", histo[k]);
  printf("\n");
  return 0;
}

    对于第一点，我建议使用C99标准，它允许在函数体内声明变量（从而增强它们的使用位置）。

    关于隐式声明：如果你没有在C中声明一个函数，那么假设它的原型返回一个int并取一个未定义的参数。因此，函数omp_set_num_threads 隐式声明为：

    int omp_set_num_threads()

    而不是：

     void omp_set_num_threads(int );

    由于未声明某项功能并非严格意义上的错误，因此如果没有明确告知编制者这样做，编制人员通常不会提出问题。因此，如果您使用：

    进行编译 
    gcc foo.c -fopenmp -o foo

    这将被忽视。为避免这种陷阱，通常建议使用编译器提供的最大警告级别：

    gcc foo.c -fopenmp -Wall -Werror -pedantic -o foo
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