简易的程式平行化方法-OpenMP.pdf

簡易的程式平行化方法－OpenMP （一）簡介 本文原發表於：/blog/cns!E0070FB8ECF9015F!1018.entry 嗯～首先，Heresy 也是最近才開始試著用 openMP 的，所以其是這篇與其說是教學或介 紹，倒不如說是學習心得會更為恰當。會不會繼續用？說實話也是未知數。總之，看著辦囉～ 也希望有人對這東西有 研究的話，能多多指教。 多執行緒的概念 目前雙核心的 CPU 當道，AMD 的 Athlon64x2 、Intel 的 Pentium-D 、Core Duo，以及 即將上市的 Core 2 Duo ，儼然將成為下一代電腦的主流（尤其是超低價的 Pentium D ，絕 對是現階段 C/P 值極高的雙核心 CPU ）。但是雙核心有什麼用呢？ 對於一般單一執行緒（single thread ）的程式，多核心的處理器並沒有辦法提升它的處理效 能；不過對於多執行緒（multi thread）的程式，就可以透過不同的核心同時計算，來達到 加速的目的了！簡單的例子，以單執行緒的程式來說，一件事做一次要十秒的話，要做十次， 都丟 給同一顆核心做的話，自然就是 10 秒 * 10 次，也就是 100 秒了；但是以多執行 緒的程式來說，它可以把這一件事，分給兩顆核心各自做，每顆核心各做 5 次，所以所需 要的時間就只需要 50 秒！ 當 然，多執行緒的程式實際上沒這麼簡單。在工作的切割、結合上，也是要多花時間的， 所以在現實中，即使最佳狀況，雙核心的效能也不會是 1 + 1 = 2 這樣的理想化。除此之外， 也不是所有工作都是可以切割的！很多工作是有關聯性的，這樣如果直接切割給不同的處理 核心各自去平行運算，出來的結果是肯定有問 題的。而且，多執行緒的程式在編寫、維護 上，也都比單一執行緒的程式複雜上不少。 不過，如果電腦本身是多處理器、多核心處理器，或是 處理器擁有像 Intel Hyper-Threading Technology 這類的能在同一個時間處理多個執行緒的功能的話，那把各自獨立的工作由單 一執行緒改成多執行緒，在執行的效率上，大多還是會有增進的！ 多執行緒的程式 寫程式的時候該怎麼去寫多 執行緒的程式呢？一般的方法，就是真的利用 thread 的控制， 去實際在程式中去產生其他的 thread 來處理。像 POSIX Threads 這套 library ，就是用來 產生、控制執行緒的函式庫。而像 Microsoft VisualStudio 2005 中，也有提供控制 thread 的 功能。這種方法，大多就是產生多個 thread ，而再由主要的 thread 把工作拆開，分給各 thread 去運算，最後再由主要的 thread 回收結果、整合。 但是，實際上要去控制 thread 是滿麻煩的～在程式的編寫上，也會複雜不少；而如果我們 只是想要把一些簡單的迴圈平行化處理，用 thread library 來控制，實在有點殺雞用牛刀的 感覺。這時候，用 Open MP 就簡單多了！OpenMP 是一種能透過高階指令，很簡單地將 程式平行化、多執行緒化的 API ；在最簡單的情形，甚至可以只加一行指令，就可以將迴 圈內的程式平行化處理了！ OpenMP 的基本使用 要在 Visual C++ 2005 中使用 openMP 其實不難，只要將 Project 的 Properties 中 C/C++ 裡 Languag