C和OpenMP:指向共享只读数据的指针会减慢执行速度。

Question

这是我的情况，我有一个指针数组指向一些数据数组.让我们说：

    Data** array = malloc ( 100 * sizeof(Data*));
    for(i = 0; i < 100; i++) array[i] = malloc (20 * sizeof(Data);

在并行区域中，我使用这些数据进行一些操作。例如：

    #pragma omp parallel num_threads(4) firstprivate(array)
    {
         function(array[0], array[omp_get_thread_num()];
    }

第一个参数是只读的，但在所有线程上都是相同的.

问题是，如果我使用一个不同的数据块(即: arrayomp_get_thread_num()+1 )作为第一个参数，那么每个函数都持续1seg。但是，当我使用相同的数据块数组时，每个函数调用都会持续4个use。

我的理论是，无法知道数组是否会被函数改变，因此每个线程都请求一个副本并使其他线程拥有的副本失效，这应该可以解释延迟的原因。

我试图像这样在本地复制数组：

    #pragma omp parallel num_threads(4) firstprivate(array)
    {
        Data* tempData = malloc(20 * sizeof(Data));
        memcpy(tempData,array[0], 20*sizeof(Data));

        function(tempData, array[omp_get_thread_num()];
    }

但我得到了同样的结果..。就像线程没有“释放”数据块，所以其他线程可以使用它.

我必须指出，第一个参数并不总是数组，所以我不能在语用行中使用first私有(数组).

问题如下：

• 我做错了什么吗？
• 是否有办法“释放”共享内存块，以便其他线程可以使用它？

很难让我明白，所以如果你需要更多的信息，请告诉我！

提前谢谢..。哈维尔

编辑:我不能更改函数声明，因为它在库中！(ACML)

Answer 1

我认为您的分析是正确的，编译器无法知道在他的背后指向数组并没有改变。实际上，他知道它们可能会改变，因为线程0作为可修改的参数也接收相同的array[0]。

所以他必须经常重新加载这些值。首先，您应该声明如下所示的函数

void function(Data const*restrict A, Data*restrict B);

这首先告诉编译器，A中的值不能更改，然后任何指针都不能由其他指针(或任何其他指针)别名，这样他就知道数组中的值只会由函数本身改变。

对于线程号0，上面的断言将不是真，数组A和B实际上是相同的。因此，最好在进入array[0]之前将temparray复制到公共#pragma omp parallel中，并将相同的temparray作为第一个参数传递给每个线程：

Data const* tempData = memcpy(malloc(20 * sizeof(Data)), array[0], 20*sizeof(Data));

#pragma omp parallel num_threads(4)
function(tempData, array[omp_get_thread_num()];

Answer 2

我认为你的分析是错误的。如果数据不被更改，imho将不会在内核之间同步。这一放缓有两个可能的原因。

1. 核心#0获得function(array[0], array[0])。你说过第一个参数是只读的，但第二个不是。因此，核心#0将改变array[0]中的数据，并且CPU必须始终在内核之间同步这些数据。
2. 第二个可能的原因是数组的大小很小(20个元素)。发生的情况是，核心#1得到一个指向20元素数组的指针，而核心#2得到指向数组的指针，这可能就在内存中的数组#1之后。因此，它们很有可能位于同一条高速缓存线上。CPU不跟踪每个特定元素的更改--如果它看到同一高速缓存线上的元素被更改，它将同步内核之间的缓存。解决方案是使每个数组更大(这样，在20个元素之后，就有相当于缓存大小(128 K?256 k？)的未使用空间)。

我猜您的代码中同时存在#1和#2的问题。