OpenMP 和共享结构和指针

Question

我有一个通过引用传递两个结构的函数。这些结构由动态分配的数组组成。现在，当我尝试实现 OpenMP 时，我发现速度变慢了，而不是加速了。我认为这可以归因于可能的共享问题。以下是一些供您细读的代码（C）：

void    leap(MHD *mhd,GRID *grid,short int gchk)
{
  /*-- V A R I A B L E S --*/
  // Indexes
  int i,j,k,tid;
  double rhoinv[grid->nx][grid->ny][grid->nz];
  double rhoiinv[grid->nx][grid->ny][grid->nz];
  double rhoeinv[grid->nx][grid->ny][grid->nz];
  double rhoninv[grid->nx][grid->ny][grid->nz]; // Rho Inversion
  #pragma omp parallel shared(mhd->rho,mhd->rhoi,mhd->rhoe,mhd->rhon,grid,rhoinv,rhoiinv,rhoeinv,rhoninv) \
                       private(i,j,k,tid,stime)
  {
    tid=omp_get_thread_num();
    printf("-----  Thread %d Checking in!\n",tid);
    #pragma omp barrier
    if (tid == 0)
    {
      stime=clock();
      printf("-----1) Calculating leap helpers");
    }
    #pragma omp for
    for(i=0;i<grid->nx;i++)
    {
      for(j=0;j<grid->ny;j++)
      {
        for(k=0;k<grid->nz;k++)
        {
          //      rho's
          rhoinv[i][j][k]=1./mhd->rho[i][j][k];
          rhoiinv[i][j][k]=1./mhd->rhoi[i][j][k];
          rhoeinv[i][j][k]=1./mhd->rhoe[i][j][k];
          rhoninv[i][j][k]=1./mhd->rhon[i][j][k];
        }
      }
    }
    if (tid == 0)
    {
      printf("........%04.2f [s] -----\n",(clock()-stime)/CLOCKS_PER_SEC);
      stime=clock();
    }
    #pragma omp barrier
  }/*-- End Parallel Region --*/
}

现在我已经尝试了默认（共享）和共享（mhd），但都没有显示出任何改进的迹象。难道是因为数组是

mhd->rho=(double ***)newarray(nx,ny,nz,sizeof(double));

通过声明结构或指向结构元素的指针来分配的，所以我实际上并没有共享内存，只是共享指向它的指针？在此示例中，Oh 和 nx=389 ny=7 且 nz=739。对于 8 个线程，此部分的串行执行时间为 0.23 [s] 和 0.79 [s]。

Answer 1

我的问题归结为一个真正简单的错误......clock()。虽然我确实通过仅让特定线程计算时间来保护我的计时算法，但我忘记了关于 Clock() 的一件重要事情……它返回挂钟时间，即总处理器时间（活动线程的总和）。我需要调用的是 omp_get_wtime()。这样做时，我突然发现代码的许多部分都得到了加速。作为记录，我已经修改了我的代码以包括

#ifdef _OPENMP
    #include <omp.h>
    #define TIMESCALE 1
#else
    #define omp_get_thread_num() 0
    #define omp_get_num_procs() 0
    #define omp_get_num_threads() 1
    #define omp_set_num_threads(bob) 0
    #define omp_get_wtime() clock()
    #define TIMESCALE CLOCKS_PER_SEC
#endif

我的计时算法现在是

    #pragma omp barrier
    if (tid == 0)
    {
        stime=omp_get_wtime();
        printf("-----1) Calculating leap helpers");
    }
    #pragma omp for
    for(i=0;i<grid->nx;i++)
    {
        for(j=0;j<grid->ny;j++)
        {
            for(k=0;k<grid->nz;k++)
            {
                //      rho's
                rhoinv[i][j][k]=1./mhd->rho[i][j][k];
                rhoiinv[i][j][k]=1./mhd->rhoi[i][j][k];
                rhoeinv[i][j][k]=1./mhd->rhoe[i][j][k];
                rhoninv[i][j][k]=1./mhd->rhon[i][j][k];
                //  1./(gamma-1.)
                gaminv[i][j][k]=1./(mhd->gamma[i][j][k]-1.);
                gamiinv[i][j][k]=1./(mhd->gammai[i][j][k]-1.);
                gameinv[i][j][k]=1./(mhd->gammae[i][j][k]-1.);
                gamninv[i][j][k]=1./(mhd->gamman[i][j][k]-1.);
            }
        }
    }
    if (tid == 0)
    {
        printf("........%04.2f [s] -----\n",(omp_get_wtime()-stime)/TIMESCALE);
        stime=omp_get_wtime();
        printf("-----2) Calculating leap helpers");
    }

Answer 2

这里重要的一点可能是循环的上限。由于您使用grid->nz等，openMP无法知道它们是否会在每次迭代中发生变化。将这些值加载到局部变量中并将其用于循环条件。

Answer 3

嗯，你还使用双打和除法。你能把除法化为乘法吗？

浮点单元在内核之间共享，并且除法在完成之前没有确定的周期数（与乘法相反）。因此，您最终会序列化以访问 fp 单元。

我确信如果您使用整数类型或乘法，您会看到加速。