C# / C++中的同步并行处理

Question

C# / C++中的同步并行处理

c#c++multithreadingparallel-processingsynchronous

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我有一个包含数据的数组x[]。还有一个“系统状态”的数组c[]。流程如下：

for(i = 1; i < N; i++)
{   
  a = f1(x[i] + c[i-1]);
  b = f2(x[i] + c[i-1]);
  c[i] = a + b;
}

在双核系统中使用两个并行线程查找f1和f2的值是否有有效的方法？我的意思是以下伪代码：

thread_1
{
    for(i = 1; i < N; i++)
      a = f1(x[i] + c[i-1]);    
}
thread_2
{
    for(i = 1; i < N; i++)
    {
      b = f2(x[i] + c[i-1]);
      c[i] = a + b;  //here we somehow get a{i} from thread_1
    }
}

f1和f2不花费太多时间，但需要计算很多次，所以期望的加速比为x2。请参阅以下图表以获得图形表示：

desired parallel process

寻找适用于Windows的代码示例。

- carimus

1

只��当f1和f2非常繁重且同步开销小于并行运行的利润时，才会变得高效。 - gabba

为什么这被标记为C# 和 C++？你使用的是哪种语言？ - Lucas Trzesniewski

选择编程语言取决于哪种语言可以更有效地解决任务。 - carimus

3个回答

4

这个算法中唯一需要并行处理的是f1和f2的计算，但你说这两个计算不会消耗太多时间，因此最好使用SIMD向量化技术（例如C#中的System.Numerics.Vectors）在一个核心上运行，这样还能减少缓存未命中的情况。或者也许你可以修改算法以实现并行化（但可能需要付出很大努力）。

- Valery Petrov

2

不需要进入代码解决方案，你需要使用某种形式的屏障。这样可以检查所有参与者是否已经宣布完成了任务。在这个例子中，线程2将需要等待线程1。https://en.wikipedia.org/wiki/Barrier_(computer_science) C++“内存屏障”的示例。

- Houbie

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Yeldar Kurmangaliyev · Accepted Answer

如果我理解正确，a [i]只有在c [i-1]可用时才能计算，b [i]只有在c [i-1]可用时才能计算，c [i]只有在计算a [i]和b [i]后才可用。这意味着您唯一可以分别执行的过程是计算a [i]和b [i]。以下是我在C＃中的理解：

for (int i = 1; i < N; i++)
{
    Task<double> calcA = Task.Factory.StartNew(() => { return f1(x[i] + c[i-1]); });
    Task<double> calcB = Task.Factory.StartNew(() => { return f2(x[i] + c[i-1]); });

    // .Result will block the execution and wait for both calculations to complete
    c[i] = calcA.Result + calcB.Result; 
}

这将运行两个单独的线程，它们分别计算f1 和 f2。在f1和f2都计算完之后，它将设置c[i]的值，并运行下一次迭代。 请注意:

我使用double，假设您的f1和f2返回double
循环从1开始，假设您有一些初始的a[0]和b[0]值。否则，c[i-1]将会抛出异常
只有在与其他计算相比，计算f1和f2需要消耗大量资源且时间较长时，此方法才会显示出改进。
Task.Factory.StartNew（与使用Thread不同）使用线程池,这意味着它不会每次都创建一个新的线程，而是重复利用线程池中已经存在的线程。这显著降低了开销。