为什么我的OpenMP c++代码比串行代码慢

why my OpenMP C++ code is slower than a serial code?

本文关键字：代码 为什么 OpenMP c++ 我的      更新时间：2023-10-16
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <fstream> 
#include <sstream>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>
using namespace std;

void output(float a[], float X[], float Y[], int I, int J)
{
  ofstream ft;
  int i;
  ft.open("flow.dat");
  ft<<"variables="x","y","a""<<"n"
    <<"zone f=point"<<"n"
    <<"I="<<I<<",J="<<J<<"n"
    <<endl;
  for(int i=0;i<I*J;i++)
    {
    ft<<setiosflags(ios::scientific)
      <<X[i]<<" "<<Y[i]<<" "<<a[i]<<endl;
    }
  ft.close();
}
void set(float a[], float X[], float Y[], int I, int J, float hx, float hy)
{
  for(int j=0;j<J;j++)
    for(int i=0;i<I;i++)
      {
        int iC=j*I+i;
        X[iC]=i*hx;
        Y[iC]=j*hy;
        a[iC]=0.0;
        if(j==J-1) a[iC]=1.0;
      }
}
void difference_serial(float a[],  int I, int J, const float hx, const float hy)
{
  const float aC=(hx*hx+hy*hy)*2;
  const float aX=hy*hy;
  const float aY=hx*hx;
  for(int j=1;j<J-1;j++)
    for(int i=1;i<I-1;i++)
      {
        int iC=j*I+i;
        int iL=iC-1;
        int iR=iC+1;
        int iU=iC+I;
        int iD=iC-I;
        a[iC]=(aX*(a[iL]+a[iR])+aY*(a[iU]+a[iD]))/aC;
      }

}
void difference_omp(float a[],  int I, int J, const float hx, const float hy)
{
  const float aC=(hx*hx+hy*hy)*2;
  const float aX=hy*hy;
  const float aY=hx*hx;
  int i,j,iC,iL,iR,iU,iD;
#pragma omp parallel for private(i,j,iC,iL,iR,iU,iD) shared(a,I,J) schedule(dynamic) 
  for( j=1;j<J-1;j++)
    for( i=1;i<I-1;i++)
      {
        iC=j*I+i;
        iL=iC-1;
        iR=iC+1;
        iU=iC+I;
        iD=iC-I;
        a[iC]=(aX*(a[iL]+a[iR])+aY*(a[iU]+a[iD]))/aC;
      }
}
int main()
{
  const int I=129;
  const int J=129;
  const int N=I*J;
  const float hx=1.0/(I-1);
  const float hy=1.0/(J-1);
  float *a=new float[N];
  float *X=new float[N];
  float *Y=new float[N];
  //set the grid and flow
  set(a,X,Y,I,J,hx,hy);
  //iteation
  clock_t start=clock();
  for(int it=0;it<10000;it++)
    difference_serial(a,I,J,hx,hy);
  clock_t end=clock();
  printf("Serial time=%fn",(float)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC);

  set(a,X,Y,I,J,hx,hy);
  clock_t start2=clock();
  for(int it2=0;it2<10000;it2++)
    difference_omp(a,I,J,hx,hy);
  clock_t end2=clock();
  printf("Omp time=%fn",(float)(end2-start2)/CLOCKS_PER_SEC);
  //output
  output(a,X,Y,I,J);
  //free memory
  delete[] a;
  delete[] X;
  delete[] Y;
}

我写了一段代码来解决一个非常简单的二维拉普拉斯方程。尝试比较串行代码和OpenMP代码

我试图编译代码g++ tmp.cpp -fopenmp

并得到非常奇怪的结果输出:连续时间= 1.620000Omp时间= 9.820000

是否有人可以帮助我找出背后的原因是什么，以及如何纠正OpenMP代码

我遇到了有趣的结果。

luk32:~/projects/tests$ g++ -fopenmp -lgomp ./laplace.cpp 
luk32:~/projects/tests$ ./a.out 
Omp time=13.000000
Serial time=3.000000
luk32:~/projects/tests$ g++ -O3 -fopenmp -lgomp ./laplace.cpp 
luk32:~/projects/tests$ ./a.out 
Omp time=31.000000
Serial time=1.000000

因此，对于O3, OpenMP的时间恶化，串行版本的时间下降。我的猜测是，问题实例非常小，以至于调用并行区域的实际开销在这里得到了体现。

您正在尝试并行处理在PC上花费1.5s/10k = 0.15毫秒的东西。初始化线程池和调度具有的开销，特别是对于schedule(dynamic)

我将尝试做一些测试来确认。不确定随机碰撞I和J是否合法。

测试后

:

OK，我切换J=I=10240;并设置for(int it=0;it<50;it++)。我还使用omp_get_wtime()进行时间测量。下面是完整的diff文件。

结果如下:

Serial time=58.982189
Omp time=9.158118

它是在一个6-物理/12个逻辑核心的机器上执行的。现在，结果如预期的那样。您的示例问题对于OpenMP来说太小了，以至于开销比计算时间还长。

Diff: 

luk32:~/projects/tests$ diff laplace.orig.cpp laplace.cpp
88,89c88,89
<   const int I=129;
<   const int J=129;
---
>   const int I=10000;
>   const int J=10000;
102,103c102,103
<   clock_t start=clock();
<   for(int it=0;it<10000;it++)
---
>   double start=omp_get_wtime();
>   for(int it=0;it<50;it++)
105,106c105,106
<   clock_t end=clock();
<   printf("Serial time=%fn",(float)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC);
---
>   double end=omp_get_wtime();
>   printf("Serial time=%fn",(float)(end-start));
110,111c110,111
<   clock_t start2=clock();
<   for(int it2=0;it2<10000;it2++)
---
>   double start2=omp_get_wtime();
>   for(int it2=0;it2<50;it2++)
113,114c113,114
<   clock_t end2=clock();
<   printf("Omp time=%fn",(float)(end2-start2)/CLOCKS_PER_SEC);
---
>   double end2=omp_get_wtime();
>   printf("Omp time=%fn",(float)(end2-start2));

编辑:我只是保留了主要问题，这样任何人遇到这个问题都会自动关注它。

相关文章：