[CA-3]openMP详细介绍

最新推荐文章于 2025-05-27 07:00:00 发布

Cplus_ruler

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CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： CS61C 文章标签： c语言 openmp 多线程并行计算

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Cplus_ruler/article/details/117133786

本文详细介绍了OpenMP的概念和原理，包括阿姆达尔定律、多处理系统、多线程以及Hyperthreading。通过示例展示了如何使用OpenMP进行线程创建、并行区域的设定，以及在多线程中应用锁进行同步控制，同时讨论了多线程在向量加法和点乘计算中的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

[CA-3]openMP详细介绍

阿姆达尔定律（Amdahl’s Law）

系统部分性能的提升对于系统整体的影响。这取决于该部分的提升程度与significance.
具体的计算为
在这里插入图片描述
REFERENCE:https://zhuanlan.zhihu.com/p/48022905

多处理系统（multiprocessor）

在这里插入图片描述
每一个处理器拥有自己的PC(program counter),并且处理互相独立的指令。他们共用一个内存
两种用途1.Deliver high throughput for independent jobs via job-level
parallelism
2.Improve the run time of a single program that has been
specially crafted to run on a multiprocessor - a parallel- processing program

Why Multicore

在这里插入图片描述

线程（thread）

Thread: a sequential flow of instructions that performs some task
每一个线程都有自己的PC和寄存器，并且共用一个内存

Hyperthreading

在这里插入图片描述

openMP

在这里插入图片描述

原理

从作为一个主线程开始，当运行到第一个平行展开区域时
Fork:主线程创造一些平行的线程
Join:当这些子线程完成指令时，他们终止，仅留下主线程
在这里插入图片描述

progma

在这里插入图片描述

Thread Creation

在这里插入图片描述
注意！！！openMP创建的thread是 software thread,但是在每一个thread都会分配一个hardware thread

omp_set_num_threads(x);//OpenMP intrinsic to set number of threads
num_th = omp_get_num_threads();//OpenMP intrinsic to get number of threads
th_ID = omp_get_thread_num();//OpenMP intrinsic to get Thread ID number

Hello Word

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
int main () {
   
   
int nthreads, tid;
/* Fork team of threads with private var tid */
#pragma omp parallel private(tid)
{
   
   
tid = omp_get_thread_num(); /* get thread id */
printf("Hello World from thread = %d\n", tid);
if (tid == 0) {
   
   
/* Only master thread does this */
nthreads = omp_get_num_threads();
printf("Number of threads = %d\n", nthreads);
}
} /* All threads join master and terminate */
}

在这里插入图片描述

锁（lock）

对于某一些元素，我们希望多线程在执行他的时候一个一个执行，比如说求和，那么我没就会在做加法的区域加锁
在这里插入图片描述

多线程向量加法

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

#define ARRAY_SIZE 1000000
#define REPEAT     100

double* gen_array(int n) {
   
   
	double* array = (double*) malloc(n*sizeof(double));
	for(int i=0; i<n; i++)
		array[i] = drand48();
	return array;
}


//original
double dotp(double* x, double* y