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OPENMP SECTIONS CONSTRUCT原理示例解析

OPENMP SECTIONS CONSTRUCTOPENMP SECTIONS 2023-03-06 11:03:47 791人浏览 薄情痞子
摘要

目录前言编译器角度分析动态库函数分析总结前言 在本篇文章当中主要给大家介绍 OpenMP 当中主要给大家介绍 OpenMP 当中 sections construct 的实现原理以

前言

在本篇文章当中主要给大家介绍 OpenMP 当中主要给大家介绍 OpenMP 当中 sections construct 的实现原理以及他调用的动态库函数分析。如果已经了解过了前面的关于 for 的调度方式的分析,本篇文章就非常简单了。

编译器角度分析

在这一小节当中我们将从编译器角度去分析编译器会怎么处理 sections construct ,我们以下面的 sections construct 为例子,看看编译器是如何处理 sections construct 的。

#pragma omp sections
{
  #pragma omp section
  stmt1;
  #pragma omp section
  stmt2;
  #pragma omp section
  stmt3;
}

上面的代码会被编译器转换成下面的形式,其中 GoMP_sections_start 和 GOMP_sections_next 是并发安全的,他们都会返回一个数据表示第几个 omp section 代码块,其中 GOMP_sections_start 的参数是表示有几个 omp section 代码块,并且返回给线程一个整数表示线程需要执行第几个 section 代码块,这两个函数的意义不同的是在 GOMP_sections_start 当中会进行一些数据的初始化操作。当两个函数返回 0 的时候表示所有的 section 都被执行完了,从而退出 for 循环。

for (i = GOMP_sections_start (3); i != 0; i = GOMP_sections_next ())
  switch (i)
    {
    case 1:
      stmt1;
      break;
    case 2:
      stmt2;
      break;
    case 3:
      stmt3;
      break;
    }
GOMP_barrier ();

动态库函数分析

事实上在函数 GOMP_sections_start 和函数 GOMP_sections_next 当中调用的都是我们之前分析过的函数 gomp_iter_dynamic_next ,这个函数实际上就是让线程始终原子指令去竞争数据块(chunk),这个特点和 sections 需要完成的语意是相同的,只不过 sections 的块大小(chunk size)都是等于 1 的,因为一个线程一次只能够执行一个 section 代码块。

unsigned
GOMP_sections_start (unsigned count)
{
  // 参数 count 的含义就是表示一共有多少个 section 代码块
  // 得到当线程的相关数据
  struct gomp_thread *thr = gomp_thread ();
  long s, e, ret;
  // 进行数据的初始化操作
  // 将数据的 chunk size 设置等于 1
  // 分割 chunk size 的起始位置设置成 1 因为根据上面的代码分析 0 表示退出循环 因此不能够使用 0 作为分割的起始位置
  if (gomp_work_share_start (false))
    {
    // 这里传入 count 作为参数的原因是需要设置 chunk 分配的最终位置 具体的源代码在下方
      gomp_sections_init (thr->ts.work_share, count);
      gomp_work_share_init_done ();
    }
  // 如果获取到一个 section 的执行权 gomp_iter_dynamic_next 返回 true 否则返回 false 
  // s 和 e 分别表示 chunk 的起始位置和终止位置 但是在 sections 当中需要注意的是所有的 chunk size 都等于 1
  // 这也很容易理解一次执行一个 section 代码块
  if (gomp_iter_dynamic_next (&s, &e))
    ret = s;
  else
    ret = 0;
  return ret;
}
// 下面是部分 gomp_sections_init 的代码
static inline void
gomp_sections_init (struct gomp_work_share *ws, unsigned count)
{
  ws->sched = GFS_DYNAMIC;
  ws->chunk_size = 1; // 设置 chunk size 等于 1
  ws->end = count + 1L; // 因为一共有 count 个 section 块
  ws->incr = 1; // 每次增长一个
  ws->next = 1; // 从 1 开始进行 chunk size 的分配 因为 0 表示退出循环(编译器角度分析)
}
unsigned
GOMP_sections_next (void)
{
  // 这个函数就比较容易理解了 就是获取一个 chunk 拿到对应的 section 的执行权
  long s, e, ret;
  if (gomp_iter_dynamic_next (&s, &e))
    ret = s;
  else
    ret = 0;
  return ret;
}
// 下面的函数在之前的很多文章当中都分析过了 这里不再进行分析
// 下面的函数的主要过程就是使用 CAS 指令不断的进行尝试,直到获取成功或者全部获取完成 没有 chunk 需要分配
bool
gomp_iter_dynamic_next (long *pstart, long *pend)
{
  struct gomp_thread *thr = gomp_thread ();
  struct gomp_work_share *ws = thr->ts.work_share;
  long start, end, nend, chunk, incr;
  end = ws->end;
  incr = ws->incr;
  chunk = ws->chunk_size;
  if (__builtin_expect (ws->mode, 1))
    {
      long tmp = __sync_fetch_and_add (&ws->next, chunk);
      if (incr > 0)
  {
    if (tmp >= end)
      return false;
    nend = tmp + chunk;
    if (nend > end)
      nend = end;
    *pstart = tmp;
    *pend = nend;
    return true;
  }
      else
  {
    if (tmp <= end)
      return false;
    nend = tmp + chunk;
    if (nend < end)
      nend = end;
    *pstart = tmp;
    *pend = nend;
    return true;
  }
    }
  start = ws->next;
  while (1)
    {
      long left = end - start;
      long tmp;
      if (start == end)
  return false;
      if (incr < 0)
  {
    if (chunk < left)
      chunk = left;
  }
      else
  {
    if (chunk > left)
      chunk = left;
  }
      nend = start + chunk;
      tmp = __sync_val_compare_and_swap (&ws->next, start, nend);
      if (__builtin_expect (tmp == start, 1))
  break;
      start = tmp;
    }
  *pstart = start;
  *pend = nend;
  return true;
}

总结

在本篇文章当中主要介绍了 OpenMP 当中 sections 的实现原理和相关的动态库函数分析,关于 sections 重点在编译器会如何对 sections 的编译指导语句进行处理的,动态库函数和 for 循环的动态调度方式是一样的,只不过 chunk size 设置成 1,分块的起始位置等于 1,分块的最终值是 section 代码块的个数,最终在动态调度的方式使用 CAS 不断获取 section 的执行权,指导所有的 section 被执行完成。

更多精彩内容合集可访问项目GitHub.com/Chang-LeHun…

以上就是OPENMP SECTIONS CONSTRUCT原理示例解析的详细内容,更多关于OPENMP SECTIONS CONSTRUCT 的资料请关注编程网其它相关文章!

--结束END--

本文标题: OPENMP SECTIONS CONSTRUCT原理示例解析

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