多线程的那点儿事(之多核编程)

说明:本文转自http://blog.csdn.net/feixiaoxing/article/details/7060751

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    多核编程并不是最近才兴起的新鲜事物。早在intel发布双核cpu之前,多核编程已经在业内存在了,只不过那时候是多处理器编程而已。为了实现多核编程,人们开发实现了几种多核编程的标准。open-mp就是其中的一种。对于open-mp还不太熟悉的朋友,可以参照维基百科的相关解释。


    open-mp的格式非常简单,原理也不难。它的基本原理就是创建多个线程,操作系统把这几个线程分到几个核上面同时执行,从而可以达到快速执行代码的目的。比如说,我们可以编写一个简单的例子。


    在编写open-mp程序之前,朋友们应该注意下面三点,

    (1) 使用vs2005或者以上的版本编写open-mp程序;

    (2) 编写程序的时候,选择【Property Pages】->【Configuration Properties】->【c/c++】->【language】->【OpenMp Support】,打开开关;       

    (3) 添加#include <omp.h> 声明。


    首先,我们编写简单的一个打印程序,看看结果。

[cpp]  view plain copy
  1. #include <omp.h>  
  2.   
  3. void print()  
  4. {  
  5.     int i;  
  6. #pragma omp parallel for  
  7.     for(i = 0; i < 100; i ++)  
  8.     {  
  9.         printf("%d\n", i);  
  10.     }      
  11. }  
    上面这段代码好像也没有什么特别的地方,但是我们可以在printf设一个断点,看看函数调用堆栈,

[cpp]  view plain copy
  1. openmp.exe!print$omp$1()  Line 14   C++  
  2. vcompd.dll!_vcomp::ParallelRegion::HandlerThreadFunc()  + 0x19c bytes     
  3. vcompd.dll!_vcomp::ParallelRegion::HandlerThreadFunc()  + 0xe0 bytes      
  4. vcompd.dll!_InvokeThreadTeam@12()  + 0x98 bytes   
  5. vcompd.dll!__vcomp_fork()  + 0x1cd bytes      
  6. openmp.exe!print()  Line 11 + 0xe bytes C++  
  7. openmp.exe!wmain(int argc=1, wchar_t * * argv=0x003b5ba8)  Line 22  C++  
  8. openmp.exe!__tmainCRTStartup()  Line 583 + 0x19 bytes   C  
  9. openmp.exe!wmainCRTStartup()  Line 403  C  
  10. kernel32.dll!7c817077()       
  11. [Frames below may be incorrect and/or missing, no symbols loaded for kernel32.dll]  
    我们看可以看到函数堆栈和平时看到的一般函数调用确实不一样,但这确实也说明不了什么,不过没有关系,我们可以做一个简单的测试,

[cpp]  view plain copy
  1. #include "stdafx.h"  
  2. #include <windows.h>  
  3. #include <omp.h>  
  4.   
  5. #define NUMBER 1000000000  
  6.   
  7. int process(int start, int end)  
  8. {  
  9.     int total;  
  10.   
  11.     total = 0;  
  12.     while(start < end){  
  13.         total += start %2;  
  14.         start ++;  
  15.     }  
  16.   
  17.     return total;  
  18. }  
  19.   
  20. void test1()  
  21. {  
  22.     int i;  
  23.     int time;  
  24.     struct {  
  25.         int start;  
  26.         int end;  
  27.     }value[] = {  
  28.         {0 , NUMBER >> 1},  
  29.         {NUMBER >> 1, NUMBER}  
  30.     };  
  31.     int total[2] = {0};  
  32.     int result;  
  33.   
  34.     time = GetTickCount();  
  35.   
  36. #pragma omp parallel for  
  37.     for(i = 0; i < 2; i ++)  
  38.     {  
  39.         total[i] = process(value[i].start, value[i].end);  
  40.     }      
  41.       
  42.     result = total[0] + total[1];  
  43.     printf("%d\n", GetTickCount() - time);  
  44. }  
  45.   
  46. void test2()  
  47. {  
  48.     int i;  
  49.     int value;  
  50.     int total;  
  51.   
  52.     total = 0;  
  53.     value = GetTickCount();  
  54.   
  55.     for(i = 0; i < NUMBER; i++)  
  56.     {  
  57.         total += i %2;  
  58.     }  
  59.     printf("%d\n", GetTickCount()-value);  
  60. }  
  61.   
  62.   
  63. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
  64. {  
  65.     test1();  
  66.     test2();  
  67.     return 0;  
  68. }  

    test1和test2完成的功能都是一样的,但是明显test1要比test2花费的时间要少很多,这明显就是多核编程的好处。所以要想实现多核编程最大程度上的并行运算,就必须把运
算拆分成n个子运算,并且尽量减少使用锁。


总结:
    (1) 这篇文章只是介绍性的博客,详细内容可以参考周伟明先生的博客;

    (2) 关于多核编程更具体的细节和方法,可以参考《多核计算与程序设计》这本书;

    (3) 编写多核编程需要的条件很简单,cpu支持多核、打开openmp开关、添加omp头文件,剩下的就是多多练习了;

    (4) 并行运算的时候少使用锁,否则效率会大打折扣。


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