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技术 2022年11月21日
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OpenMp作为单机多核心共享内存并行编程的开发工具,具有编码简洁等,容易上手等特点。

关于OpenMP的入门,博主饮水思源(见参考资料)有了深入浅出,循序渐进的分析。做并行开发,做性能分析是永远逃避不开的话题,性能问题的研究一切基于系统的计时。本人参考饮水思源的代码在双核与四核机器的操作过程中,发现clock()针对并行运行时间计时不准的问题,运行结果显示并行方式和串行的时间基本相近,使得并行方式在时间计数上并未有明显优势。本文就其运行时间统计做相关分析,通过改进的方式,对时间进行了判断,首先在For循环中加入打印语句判断是否多核执行;然后判断系统确实是多核执行后,在For循环中加入等待函数sleep,运行程序并人工计时,这时的时间在双核机器并行比串行要快近两倍,四核机器并行时间比串行快近四倍。所以可知clock()不适合做并行程序的计时工具,需要找到相关的替代。

    for (int i=;i<;i++)
{
std::cout<<"currend id: "<<omp_get_thread_num()<<std::endl;
sleep();
test();
}

1、For循环的串行

新建SFor.cpp文件,内容为

 #include <iostream>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <omp.h>
void test()
{
int a = ;
for (int i=;i<;i++)
a++;
}
int main()
{
struct timespec time1 = {, };
struct timespec time2 = {, };
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time1);
std::cout<<"sec num: "<<time1.tv_sec<<"; nsec num: "<<time1.tv_nsec<<std::endl;
//clock_t t1 = clock();
for (int i=;i<;i++)
{
//std::cout<<"currend id: "<<omp_get_thread_num()<<std::endl;
test();
}
//clock_t t2 = clock();
//std::cout<<"time: "<<t2-t1<<std::endl;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time2);
std::cout<<"sec num: "<<time2.tv_sec<<"; nsec num: "<<time2.tv_nsec<<std::endl;
std::cout<<"time: "<<(time2.tv_sec-time1.tv_sec)*+(time2.tv_nsec-time1.tv_nsec)/1000000<<"ms"<<std::endl;
}

CentOS6.5 的GCC版本默认4.4.7,原生支持OpenMP编译

[root@localhost MPDemo]# gcc –version
gcc (GCC) 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-4)
通过编译命令编译源文件为:

g++ -fopenmp SFor.cpp -o sfor.out

[root@localhost MPDemo]# g++ -fopenmp PFor.cpp -o pfor.out
[root@localhost MPDemo]# ./sfor.out
sec num: 1386991744; nsec num:  676508350
sec num: 1386991748; nsec num:  245595277
time: 3570ms

2、For循环的并行

新建PFor.cpp文件,内容为

 #include <iostream>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <omp.h>
void test()
{
int a = ;
for (int i=;i<;i++)
a++;
}
int main()
{
int coreNum = omp_get_num_procs();//获得处理器个数
std::cout<<"cpu numbers: "<<coreNum<<std::endl;
struct timespec time1 = {, };
struct timespec time2 = {, };
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time1);
std::cout<<"sec num: "<<time1.tv_sec<<"; nsec num: "<<time1.tv_nsec<<std::endl;
//clock_t t1 = clock();
#pragma omp parallel for
for (int i=;i<;i++)
{
//std::cout<<"currend id: "<<omp_get_thread_num()<<std::endl;
test();
}
//clock_t t2 = clock();
//std::cout<<"time: "<<t2-t1<<std::endl;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time2);
std::cout<<"sec num: "<<time2.tv_sec<<"; nsec num: "<<time2.tv_nsec<<std::endl;
std::cout<<"time: "<<(time2.tv_sec-time1.tv_sec)*+(time2.tv_nsec-time1.tv_nsec)/1000000<<"ms"<<std::endl;
}

g++ -fopenmp PFor.cpp -o pfor.out

[root@localhost MPDemo]# ./pfor.out
cpu numbers: 2
sec num: 1386991842; nsec num:  452768086
sec num: 1386991844; nsec num:  527629070
time: 2074

3、分析总结

clock_gettime能获得纳秒级的精度,1秒=10^9纳秒。clock_gettime包含多种计时方式。
    a、CLOCK_REALTIME:系统实时时间,随系统实时时间改变而改变
    b、CLOCK_MONOTONIC,从系统启动这一刻起开始计时,不受系统时间被用户改变的影响
    c、CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID,本进程到当前代码系统CPU花费的时间
    d、CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID,本线程到当前代码系统CPU花费的时间

本文默认采用CLOCK_REALTIME,即可实现并行程序的准确计时。示例代码如下:

     struct timespec time1 = {, };
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time1);
std::cout<<"sec num: "<<time1.tv_sec<<"; nsec num: "<<time1.tv_nsec<<std::endl;

参考资料

参考比较好的入门资源:博主饮水思源的openMP的一点使用经验

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