Wie stellt die „omp ordered'-Klausel die sequentielle Ausführung innerhalb einer parallelen Schleife in OpenMP sicher?

Die omp-ordered-Klausel verstehen

Die omp-ordered-Klausel von OpenMP koordiniert die Thread-Ausführung, um die sequentielle Ausführung eines Codeabschnitts innerhalb einer parallelen Schleife sicherzustellen. Mehrere Threads werden gleichzeitig ausgeführt, bis sie auf den geordneten Bereich stoßen, wo sie sich synchronisieren und in der gleichen Reihenfolge wie in einer seriellen Schleife fortfahren.

Beachten Sie diesen Code:

<code class="cpp">vector<int> v;

#pragma omp parallel for ordered schedule(dynamic, anyChunkSizeGreaterThan1)
for (int i = 0; i < n; ++i){
    ...
    ...
    ...
#pragma omp ordered
    v.push_back(i);
}</code>

Dieser Code gewährleistet dass der Vektor v mit einer geordneten Liste mit n Elementen gefüllt ist.

Thread-Synchronisation

Wenn Threads auf den omp-geordneten Block stoßen, müssen sie auf den Thread warten, der den ausführt geringstmögliche Iteration. Diese Synchronisierung ist wichtig, da sie die in der seriellen Schleife angegebene Ausführungsreihenfolge beibehält. Die OpenMP-Laufzeitbibliothek weist normalerweise die niedrigste Iteration dem ersten Thread zu, der zur Ausführung bereit wird.

Einfluss der Planung

Während die geordnete Klausel mit beiden Dynamiken verwendet werden kann und statische Planung, dynamische Planung wird empfohlen. Bei der statischen Planung werden die Iterationen der Threads vorab definiert, was zu Thread-Leerlauf führen kann, wenn die niedrigste Iteration einem Thread zugewiesen wird, der seine Iterationen bereits abgeschlossen hat.

Bei der dynamischen Planung werden Iterationen zur Laufzeit zugewiesen. Reduziert die Wahrscheinlichkeit eines Thread-Leerlaufs. Dies führt jedoch zu einem gewissen Mehraufwand und sollte daher nur in Betracht gezogen werden, wenn die für die dynamische Planung aufgewendete Zeit im Vergleich zur Ausführungszeit der geordneten Region vernachlässigbar ist.

Geordnete Ausführung mit mehreren Threads

Um die geordnete Ausführung zu veranschaulichen, stellen Sie sich ein Szenario mit drei Threads und neun Iterationen vor, wobei jeder Thread für drei Iterationen verantwortlich ist. Ein statischer Zeitplan mit einer Blockgröße von 1 würde zu der folgenden Ausführungszeitleiste führen:

tid  List of     Timeline
     iterations
0    0,3,6       ==o==o==o
1    1,4,7       ==.o==o==o
2    2,5,8       ==..o==o==o

Bei dynamischer Planung würde die Ausführungszeitleiste zufällig sein, da die Liste der jedem Thread zugewiesenen Iterationen nicht deterministisch wäre .

Durch die Verwendung der dynamischen Planung mit der Ordered-Klausel erreichen Sie Parallelität und behalten gleichzeitig die korrekte Ausführungsreihenfolge innerhalb einer Parallelschleife bei.

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