Организация параллельных потоков. Часть 2. Учебное пособие. Валентин Юльевич Арьков
Читать онлайн книгу.
данных.
Задание. Изучите в Википедии статьи «SIMD» и «Таксономия Флинна». Выясните, что такое SIMD.
2.2. Многопоточность
Использование OpenMP проще всего изучать на компьютере с одним многоядерным процессором.
Чтобы сделать из последовательной программы параллельную, разработчику нужно добавить всего несколько строк. Компилятор может игнорировать директивы распараллеливания. В этом случае мы получаем исходную последовательную программу. Если настроить компилятор на использование OpenMP, он автоматически сгенерирует и скомпилирует параллельную программу.
В технологии OpenMP происходит динамическое создание потоков. В процессе работы программа может создавать и уничтожать дополнительные потоки (рис. 2.1). Такая модель условно называется «fork-join». Это означаетразделение программына несколько параллельных веток, выполнение работы параллельном режиме и последующее слияние в одну последовательную ветку.
Рис. 2.1. Модель распараллеливания fork-join
Задание. Изучите в Википедии статью «Fork join».
2.3. Термины OpenMP
В технологии OpenMP используют следующие понятия и термины.
Construct – Конструкция – директива и следующий за ней структурный блок команд (часть программы, ограниченная фигурными скобками).
Directive – Директива – строка, начинающаяся как #pragma omp и определяющая поведение программы.
Thread – Поток – часть программы, которая может выполняться последовательно на одном ядре.
Master thread – Главный поток – поток, который существует на протяжении всего времени выполнения процесса и который создаёт группу параллельных потоков (Team) при входе в параллельную область.
Team – Группа параллельных потоков – один или несколько потоков, которые участвуют в выполнении какой-либо конструкции языка.
Параллельная программа состоит из параллельных и последовательных областей.
Parallel region – Параллельная область – часть программы, которая может выполняться несколькими потоками.
Serial region – Последовательная область – часть программы, которая выполняется только главным потоком.
Переменные делятся на два вида – в зависимости от способа доступа:
Private – уникальная переменная, доступная только внутри потока.
Shared – общая переменная, доступная всем параллельным потокам в рамках одной группы.
2.4. Ответственность разработчика
Лёгкость распараллеливания оборачивается повышением ответственности программиста.
Конкретная реализация OpenMP (среда разработки, компилятор и библиотека) не обязательно проверяет корректность распараллеливания и возникновение следующих нежелательных ситуаций:
– Dependencies – зависимости по данным между параллельными потоками;
– Conflicts – конфликты доступа к данным;
– Deadlocks – тупиковые ситуации (взаимная блокировка);
– Race conditions – ситуация гонки за доступ к данным.
Как видим, все эти ситуации