C++ openmp并行程序在多核linux上如何最大化使用cpu

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endymion_c
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openmp并行程序在多核linux上最大化使用cpu的方法如下:

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

int main()
{
    long long i;
    long double sum = .0;
    long double sec = .0;

    // Multi-thread compute start
    clock_t t1 = clock();
    #pragma omp parallel for
    for (i = 0; i < 1000000000; i++)
    {
        sum += i/100;
    }
    clock_t t2 = clock();

    sec = (t2 - t1);
    //sec = (t2 - t1);
    printf("Program costs %.2Lf clock tick.\n", sec);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

以上代码中,#pragma omp parallel for

这一行的作用即是调用openmp的功能,根据检测到的CPU核心数目,将for (i = 0; i < 1000000000; i++)这个循环执行过程平均分配给每一个CPU核心。

去掉#pragma omp parallel for这行,则和普通的串行代码效果一致。

注意,要使用openmp功能,在编译的时候需要加上-fopenmp编译参数。

以下是两种编译搭配两种代码出现的4种结果,可以很直观地看到效果:

1、代码里含有#pragma omp parallel for,编译参数有-fopenmp

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ vi test.c 

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ gcc-6 test.c -o test -fopenmp

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ ./test 

Program costs 50202611.00 clock tick.


2、代码里含有#pragma omp parallel for,编译参数没有-fopenmp

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ gcc-6 test.c -o test

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ ./test 

Program costs 4068178.00 clock tick.


3、代码里没有#pragma omp parallel for,编译参数有-fopenmp

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ vi test.c 

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ gcc-6 test.c -o test -fopenmp

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ ./test 

Program costs 4090744.00 clock tick.


4、代码里没有#pragma omp parallel for,编译参数没有-fopenmp

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ vi test.c 

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ gcc-6 test.c -o test

Endys-MacBook-Pro:Desktop endy$ ./test 

Program costs 4170093.00 clock tick.


可以看出,只有在情况1下,openmp生效,其他3种情况下,均为单核运行,2、3、4结果较为接近,而1的运行结果大约相差25%。

值得注意的是,使用多核心的case 1竟然比单核的其他3种case慢了25%,原因是在这种单一的循环运算中,并行分配CPU任务的指令比直接执行下一个循环指令的效率更低。所以并不是用并行运算就一定能够提高运算效率的,要根据实际情况来判断。



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OpenMP提供了对并行算法的高层的抽象描述,程序员通过在源代码中加入专用的pragma来指明自己的意图,由此编译器可以自动将程序进行并行化,并在必要之处加入同步互斥以及通信。但是,作为高层抽象,OpenMP并不适合需要复杂的线程间同步和互斥的场合。
OpenMP的另一个缺点是不能在非共享内存系统(如计算机集群)上使用,在这样的系统上,MPI使用较多。

当然,还有一个更简单的方法就是使用Go语言。
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