W Cat - Описание языка PascalABC.NET

{$omp parallel for}

for vari:=1 to2 do

a[i] := a[i+1];

Здесь на первой итерации происходит чтение второго элемента массива, а на второй итерации – запись этого же элемента. Если первая итерация выполнится раньше второй – в первый элемент массива запишется значение из второго, а если позже – то из третьего элемента массива.

vara:integer;

{$omp parallel for}

for vari:=1 to10 do

begin

a := i;

... := a; //к этому моменту a может быть изменено другим потоком

end;

Значение переменной a после этого цикла может быть любым в диапазоне от 1 до 10.

Наиболее эффективно распараллеливаются циклы, каждая итерация которых выполняется достаточно долго. Если тело цикла состоит из небольшого количества простых операторов, затраты на создание потоков и распределение нагрузки между ними могут превысить выигрыш от параллельного выполнения цикла.

Пример параллельного перемножения матриц

Перемножение матриц - классический пример иллюстрации параллельности. Вычисление различных элементов матрицы происходит независимо, поэтому не надо предусматривать никаких средств синхронизации.

usesArrays;

procedureParallelMult(a,b,c: array[,] ofreal; n: integer);

begin

{$omp parallel for }

for vari:=0 ton-1 do

for varj:=0 ton-1 do

begin

c[i,j]:=0;

for varl:=0 ton-1 do

c[i,j]:=c[i,j]+a[i,l]*b[l,j];

end;

end;

procedureMult(a,b,c: array[,] ofreal; n: integer);

begin

{$omp parallel for }

for vari:=0 ton-1 do

for varj:=0 ton-1 do

begin

c[i,j]:=0;

for varl:=0 ton-1 do

c[i,j]:=c[i,j]+a[i,l]*b[l,j];

end;

end;

constn = 400;

begin

vara := Arrays.CreateRandomRealMatrix(n,n);

varb := Arrays.CreateRandomRealMatrix(n,n);

varc := new real[n,n];

ParallelMult(a,b,c,n);

writeln('Параллельное перемножение матриц: ',Milliseconds,' миллисекунд');

vard := Milliseconds;

Mult(a,b,c,n);

writeln('Непараллельное перемножение матриц: ',Milliseconds-d,' миллисекунд');

end.

Часто в цикле накапливается значение некоторой переменной, перед циклом эта переменная инициализируется, а на каждой итерации к ней добавляется некоторое значение или умножается на некоторое значение. Эта переменная должна быть объявлена вне цикла, а значит, будет общей. В таком случае возможны ошибки при параллельном выполнении:

vara: integer:=0;

{$omp parallel for}

for vari:integer:=1 to100 do

a := a+1;

Два потока могут считать старое значение, затем первый поток прибавит единицу и запишет в переменную a, затем второй поток прибавит единицу к старому значению и запишет результат в переменную a. При этом изменения, сделанные первым потоком, будут потеряны. Правильная работа программы возможна при некоторых запусках, но возможны и ошибки.

Опция reduction позволяет обеспечить правильное накопление результата:

{$omp parallel for reduction(действие : список переменных)}

При этом все переменные из списка будут объявлены частными, таким образом, разные потоки будут работать со своими экземплярами переменных. Эти экземпляры будут инициализированы в зависимости от действия, а в конце цикла новое значение переменной будет получено из значения этой переменной до цикла и всех частных копий применением действия из опции.

vara: integer := 1;

{$omp parallel for reduction(+:a)}

for vari: integer:=1 to2 do

a := a+1;

Здесь начальное значение переменной a – единица, для действия + локальные копии будут инициализированы нулями, будет выполнено две итерации и у каждого потока локальная копия переменной a примет значение 1. После завершения цикла к начальному значению (1) будут прибавлены обе локальные копии, и результирующее значение переменной a будет равно 3, так же как и при последовательном выполнении.

В таблице приведены допустимые операторы редукции и значения, которыми инициализируются локальные копии переменной редукции:

Директива parallel sections обеспечивает параллельное выполнение нескольких операторов, простых или составных.

{$omp parallel sections}

begin

секция 1;

секция 2;

...;

end;

Каждый оператор в блоке begin... end, следующем за директивой является отдельной секцией.

{$omp parallel sections}

begin

оператор 1;

оператор 2;

begin

оператор 3;

оператор 4;

оператор 5;

end;

end;

Здесь описаны три параллельные секции, первая – оператор 1, вторая – оператор 2 и третья – блок begin ... end, состоящий из операторов 3-5.

Все переменные, описанные вне параллельных секций, будут разделяемыми, то есть, если в секциях есть обращение к таким переменным, то потоки, выполняющие эти секции, будут обращаться к одной и той же ячейке памяти. Все переменные, объявленные внутри секции, будут доступны только в той секции, в которой они объявлены.

Корректная работа параллельных секций возможна, только если секции независимы друг от друга – если они могут выполняться в любом порядке, не обращаются к одним и тем же переменным и не изменяют их.

Директива critical исключает параллельное выполнение следующего за ней оператора.

{$omp critical имя}

оператор ;

Этот оператор образует критическую секцию – участок кода, который не может выполняться одновременно несколькими потоками.

Только критические секции с одинаковыми именами не могут выполняться одновременно. Если один поток уже выполняет критическую секцию, а второй пытается войти в секцию с таким же именем, он будет заблокирован до тех пор, пока первый поток не выйдет за пределы критической секции.

Критические секции можно использовать при обращении к общим переменным, чтобы избежать потерь данных.

vara:integer:=0;

{$omp parallel for}

for vari:integer:=1 to100 do

{$omp critical}

a:=a+1;

Здесь критическую секцию можно использовать вместо редукции. Весь оператор a:=a+1 выполнится одним потоком и только потом – другим. Однако использование критических секций обычно снижает эффективность за счет последовательного выполнения этих участков. В этом примере все тело цикла является критической секцией, поэтому весь цикл будет выполнен последовательно.