OpenMP 中的循环重塑和 matmul

Question

我正在调试一些并行代码，发现重塑操作搞乱了 OpenMP。这是重现该问题的演示。我还不太熟悉使用 OpenMP，所以我想知道我在这里做错了什么的原因，以及是否有更好的方法来做事情（即如何最好地将 reshape 和 matmul 嵌套在 do 循环中） ）。我已将 OpenBLAS 视为一种潜在的解决方案，但首先想知道原因。预先感谢您

program unittest

    complex*16, save, dimension(10,10) :: testmat
    integer :: i
    real :: t0, t1, t2

    !$call OMP_set_num_threads(12);
    !$call OMP_set_dynamic(.FALSE.);
    testmat = 0.d0;

    call cpu_time(t0);
    !$OMP parallel
    !$OMP DO
    do i=1,1000000
         testmat = reshape(reshape(testmat,(/100,1/)),(/10,10/));
    end do
    !$OMP END DO
    !$OMP end parallel
    call cpu_time(t1);
    do i=1,1000000
         testmat = reshape(reshape(testmat,(/100,1/)),(/10,10/));
    end do
    call cpu_time(t2);
    print *, 'parallel time, ', t1-t0, 's, single thread time, ', t2-t1, 's'

end program unittest

在 MinGW 上用 gfortran 编译。我的机器上的输出

（并行）为 10.01 s （单线程）0.328 s

CPU 寄存器在并行情况下总体使用率低于 20%，这可能意味着有什么东西阻碍了 OpenMP？

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编辑：

谢谢。一些澄清，以下是好的，例如，并行版本的运行速度并不慢（两者完成的时间大约相同），

    !$OMP parallel private(testmat2)
    !$OMP DO
    do i=1,1000000
        testmat2 = testmat * 10.d0;
    end do
    !$OMP END DO
    !$OMP end parallel

但是并行版本的运行速度比单线程慢得多（需要并行时间比单次多 50 倍）

    !$OMP parallel private(testmat2)
    !$OMP DO
    do i=1,1000000
        testmat2 = reshape(reshape(testmat,(/100,1/)),(/10,10/));
    end do
    !$OMP END DO
    !$OMP end parallel

那么……导致这种情况的 reshape 有何特别之处？

Answer 1

首先，重塑操作不是操作。这是内部记账的问题：您告诉 Fortran 100x1 数组现在将被解释为 10x10 左右。这基本上需要零时间。

接下来，您有一个并行执行，这意味着循环迭代被划分到可用线程上。意思是：他们完成了多次。所以现在你有一些内部簿记的东西，并且你会多次这样做。我只是有点惊讶这会产生奇怪的结果。

如果要使用并行 for，则需要有一个循环，其中每次迭代都会执行涉及循环索引的操作。例如v(i) = ....。