[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Здравствуйте! Я рад, что вы добрались до этой лекции, потому что сейчас мы уже начнем непосредственно изучать директивы параллельного программирования и рассматривать различные версии программ. А сначала я отвечу на те вопросы, которые задавал в предыдущей лекции. Я считаю, что одними из самых главных директив и важных, которые были в добавленной спецификации 4.0, является директива SMPD и директива Target. Первая директива позволяет явно указать, что нам нужно векторизовать код, а вторая директива позволяет нам запускать дополнительные вычисления на сопроцессорах. Эти директивы мы рассмотрим в последующих лекциях более подробно. А сейчас давайте перейдем к изучению директивы, которая позволяет создавать параллельную область. Когда на прошлой лекции мы рассматривали модель параллельного выполнения, я говорил о том, что в момент запуска программы порождается поток-мастер (основной поток), и он, и только он, исполняет все последовательные области программы. Для того, чтобы создать область кодов, в которых будут операторы выполняться сразу несколькими потоками, необходимо объявить параллельную секцию. Для объявления параллельной секции используется директива parallel. Синтаксис данной директивы следующий: pragma omp parallel. И дальше идут опции, которые влияют на выполнение этой директивы или на то, какие переменные у нас какого типа будут. Блок кода, который должен выполняться параллельно, должен быть заключён в фигурные скобки. При входе в параллельную область порождается новый N − 1-поток. Каждый поток получает свой уникальный номер, причем поток, который породил остальные, получает номер ноль и становится основным потоком данной группы. Остальные потоки в качестве номера получают целые числа от 1 до N − 1. Количество потоков, выполняющих данную параллельную область, остается неизменным от входа в параллельную область до выхода из этой параллельной области. При выходе из параллельной области производится неявная синхронизация всех потоков, и дополнительные потоки уничтожаются или удаляются. Все порожденные потоки исполняют один и тот же код, соответствующий параллельной области. Предполагается, что в SMP-системах потоки будут распределены по различным процессам. Однако, это, как правило, находится в ведении операционной системы и гарантировать, что они находятся в разных ядрах или в разных процессорах, вы не можете. Давайте рассмотрим простой пример, демонстрирующий использование данной директивы. В данном примере нет сложных вычислений, она работает достаточно быстро, но для понимания того, как работает директива parallel, этой программы достаточно. В начале выполнения программы существует только один поток. И поэтому команду printf у нас выполнит только поток-мастер. И вы на экране увидите сообщение «Последовательная область 1». Далее поток добирается до директивы parallel, соответственно, он порождает дополнительные потоки. В общем случае мы не знаем, сколько будет создано потоков, но предположим, что у нас один процессор и четыре ядра. Тогда будет порождено три дополнительных потока. Соответственно, параллельная область в общем выполнит четыре потока. В параллельной области у нас имеется одна команда — это вызов функции printf. И соответственно, вы тогда на экране увидите «Параллельная область», и это сообщение будет выведено четыре раза, так как у нас четыре потока и каждый из них выполнил данную команду. Далее параллельная область заканчивается, дополнительные потоки удаляются, и остается только один поток — поток-мастер. Он выполняет вызов функции printf, которая выводит у нас на экран «Последовательная область 2». И это сообщение будет выведено только один раз. Вот так работает директива parallel. То есть вы создаете дополнительные потоки, они дружно выполняют код, который находится в параллельной секции, и завершают свое выполнение. И поток-мастер заканчивает выполнение программы. А теперь мы с вами рассмотрим опции данной директивы. У этой директивы достаточно много опций, но мы рассмотрим только две из них, которые влияют на ее выполнение, на то, как выполняется параллельная секция. А остальные мы рассмотрим с вами позже, когда будем рассматривать модели памяти и соответствующие директивы. А теперь давайте рассмотрим опции, которые влияют на выполнение параллельной секции. И первая опция, которая влияет, — это опция if. Вы ее указываете сразу после директивы parallel и в круглых скобках пишете логическое выражение. Если логическое выражение — истина, тогда параллельная секция создается, а если логическое выражение ложно, тогда участок кода, относящийся к параллельной секции, выполняется в обычном последовательном режиме. Я думаю, вы задались вопросом: «А зачем мне это? Я уже хочу распараллелить этот участок кода, я знаю точно». Предположим, вы пишете универсальную функцию в библиотеку, которой будут пользоваться остальные люди. И она решает достаточно простую задачу — перемножение матрицы на вектор. Один человек может вызвать вашу функцию для перемножения матрицы большой размерности — 10 тысяч на 10 тысяч. И тогда вам действительно нужно провести распараллеливание, чтобы задействовать все вычислительные ресурсы. А другой пользователь будет вызывать вашу функцию для перемножения маленькой матрицы, размерности два на два, допустим. И тогда дополнительные накладные расходы, которые возникают при создании параллельной секции и при удалении потоков в конце нее, повлияют на эффективность вашей функции. И в этом случае нужно и проще, и лучше, выполнить код последовательный. Это будет быстрее. Вот для таких случаев и предназначена данная опция. И тогда вы можете учесть все условия, когда вы вычисляете большие матрицы, и когда производите перемножение для маленьких матриц. А теперь давайте рассмотрим следующую опцию. Это опция num_threads. И в круглых скобках вы пишете выражение, в результате которого получится целое число. Благодаря этой опции вы можете указать, сколько потоков должны выполнять параллельную секцию, относящуюся к директиве parallel. В общем случае, если вы не укажете эту опцию, создастся количество потоков по умолчанию, ну, либо, если вы укажете количество потоков с использованием «переменное окружение». А теперь давайте еще ответим на важный вопрос: какой участок кода, заключаемый в фигурные скобки, может являться параллельной секцией? И такой участок кода, на самом деле, должен иметь один вход и один выход. Не допускаются условные переходы как из параллельной секции в другую часть программы, так и из других частей программы нельзя переходить внутрь параллельной секции. Если вы будете соблюдать эти правила, то никаких ошибок у вас не будет. В этой лекции мы с вами рассмотрели основную директиву parallel (данная директива позволяет создавать параллельную секцию) и две опции, которые влияют на то, как параллельная секция выполняется. Ну и в конце лекции я хочу задать очередной вопрос: вы видите код простой функции. Предположим, вы ее вызываете своей основной программой. Ответьте на следующие вопросы: будет ли скомпилирована программа и если нет, то почему? Попробуйте это сделать без реальной компиляции программы и реального попытки выполнения данной функции. А на следующей лекции я дам правильный ответ. До встречи!
