openMP使用

openMP使用

项目需要对程序的运行进行加速，在不考虑更换硬件的前提下，考虑采用多线程对代码进行优化，以下记录学习过程。

处理器采用大疆秒算2-C，CMakeList配置参考这篇博客：
在CMakelist.txt中配置OpenMP

openMP之section

被#pragma omp parallel sections之后的大括号括起来的部分会使用多线程执行，每一个#pragma omp section括起来的部分会分配一个线程去执行，如果section数目多于CPU内核数，那么就会等有空余的内核时才会执行剩余的section，代码框架如下：

#pragma omp parallel sections
  {
    #pragma omp section 
    {
      ......
    }
    #pragma omp section
    {
      ......
    }
    ......
  }

测试代码

使用循环进行性能测试，其中整体代码外层循环执行1000000000次，对sum进行操作，代码如下：

int sum=0;

int main( ) {
	double t1, t2;
	t1 = omp_get_wtime();
	for(int i=0; i<1000000000; ++i) {
		for(int j=0; j<10; ++j) sum ++;
		for(int j=0; j<9; ++j) sum --;
	}
	t2 = omp_get_wtime();
	std::cout << " time1: " << t2-t1 << std::endl;
	std::cout << sum << std::endl;
	return 1;
}

多线程代码分8个线程执行循环(我的处理器是8核的)，每个代码块的外层循环125000000次，分别对sum1，sum2…sum8进行操作，代码如下：

int sum1=0, sum2=0, sum3=0, sum4=0, sum5=0, sum6=0, sum7=0, sum8=0;

void Sum(int index, int &tmp) {
  for(int i=(index*125000000); i<((index+1)*125000000); ++i) {
    for(int j=0; j<10; ++j) tmp ++;
    for(int j=0; j<9; ++j) tmp --;
  }
}

int main( ) {
	double t1, t2;
	t1 = omp_get_wtime();
	#pragma omp parallel sections
	{
	  #pragma omp section 
	  {
	    Sum(0, sum1);
	  }
	  #pragma omp section
	  {
	    Sum(1, sum2);
	  }
	  #pragma omp section 
	  {
	    Sum(2, sum3);
	  }
	  #pragma omp section
	  {
	    Sum(3, sum4);
	  }
	  #pragma omp section 
	  {
	    Sum(4, sum5);
	  }
	  #pragma omp section
	  {
	    Sum(5, sum6);
	  }
	  #pragma omp section 
	  {
	    Sum(6, sum7);
	  }
	  #pragma omp section
	  {
	    Sum(7, sum8);
	  }
	}
	t2 = omp_get_wtime();
	std::cout << " time2: " << t2-t1 << std::endl;
	std::cout << sum1 << "  " << sum2 << "  " << sum3 << "  " << sum4 << "  " 
	          << sum5 << "  " << sum6 << "  " << sum7 << "  " << sum8 << "  "  << std::endl;
	
	return 1;
}

代码执行后输出为：
发现使用了多线程反而运行时间增加了，在一篇帖子中看到是由于CPUcache的乒乓效应，原帖：
高人帮看一下，openMP并行了以后怎么反而慢了 .

修改代码为：

int sum1=0;
char space1[65]; 
int sum2=0;
char space2[65];
int sum3=0;
char space3[65];
int sum4=0;
char space4[65];
int sum5=0;
char space5[65];
int sum6=0;
char space6[65];
int sum7=0;
char space7[65];
int sum8=0;

代码执行后输出为：

实际应用测试

图中横轴为实验次数，纵轴为运行时间，蓝色线为不用多线程的，橙色线为使用多线程的，发现效果并不理想，有时运行时间能降低，但有时运行时间反而更高了，具体原因不详。