11、OpenMP 中循环携带依赖验证：新方法与优势

OpenMP 中循环携带依赖验证：新方法与优势

1. 引言

在并行编程领域，确保程序的正确性是至关重要的。在 OpenMP 等并行编程模型中，一个常见的问题是判断循环的迭代是否可以并行化。如果循环体变量在不同迭代之间没有依赖关系，这种循环被称为 DOALL 循环，其迭代可以轻松并行化；反之，则是 DOACROSS 循环，并行化难度较大且难以实现良好的加速比。

由于循环体可能包含复杂的嵌套函数调用和指针别名，动态的跨迭代依赖关系可能在运行时出现，这使得程序员的工作变得更加困难且容易出错。因此，有效地检测动态循环跨迭代违规是支持并行编程的重要工具。

循环携带依赖会限制循环迭代的并行化。数据依赖分析是检测循环携带依赖和挖掘程序并行性的重要技术。当两条指令访问相同的内存位置，且至少有一个是写操作时，如果这些指令在不同迭代中执行，则会产生循环携带依赖；否则，它们是循环独立的。

例如，以下是一个循环携带依赖的示例，若迭代 2 在迭代 1 之前执行，就会违反指令 A 和 B 之间的循环携带依赖：

图 1. 循环携带依赖示例

为了解决这个问题，本文提出了一个新的 OpenMP 构造—— parallel for check （简称 check ），它可以在运行时检测 OpenMP 程序中的循环携带依赖，帮助程序员识别潜在的违规行为。

2. 相关工作

在检测循环携带依赖方面，有两种常见的技术：成对方法（Pairwise Method）和基于步长的方法（