使用蒙特卡罗模拟多线程计算 Pi

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用蒙特卡罗模拟多线程计算 Pi

【英文标题】：calculating Pi with Monte Carlo Simulation Multithreaded

【发布时间】：2018-05-19 19:04:22

【问题描述】：

所以，我目前正在进行蒙特卡洛模拟以计算 Pi。我目前有 5 种不同的场景：500、20000、100000、1000000、10000000 点来计算 Pi，我的问题是我必须对算法进行多线程处理（每个点数有 2、4、6 和 8 个线程）但我已经一直在搜索多线程，但不明白我必须做什么才能实现我的目标。 希望有人能解释我或告诉我如何实际执行算法的多线程位。

代码如下所示：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>


int main () 


 int circ, total, i;
 double a, x, y, pi;

 a = 0;
 i = 0;

 total = 500;
 circ = 0;
 for ( i = 0; i<total; i++ ) 
  x = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  y = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  a = x*x + y*y
  if (a<=1) circ ++;
  
 pi = (double)circ/total * 4;
 printf ("For %d points, pi is %g \n", total, pi);

 total = 20000;
 circ = 0;
 for ( i = 0; i<total; i++ ) 
  x = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  y = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  a = x*x + y*y
  if (a<=1) circ ++;
  
 pi = (double)circ/total * 4;
 printf ("For %d points, pi is %g \n", total, pi);


 total = 100000;
 circ = 0;
 for ( i = 0; i<total; i++ ) 
  x = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  y = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  a = x*x + y*y
  if (a<=1) circ ++;
  
 pi = (double)circ/total * 4;
 printf ("For %d points, pi is %g \n", total, pi);


 total = 1000000;
 circ = 0;
 for ( i = 0; i<total; i++ ) 
  x = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  y = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  a = x*x + y*y
  if (a<=1) circ ++;
  
 pi = (double)circ/total * 4;
 printf ("For %d points, pi is %g \n", total, pi);

 total = 10000000;
 circ = 0;
 for ( i = 0; i<total; i++ ) 
  x = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  y = (double)rand ()/ RAND_MAX;
  a = x*x + y*y
  if (a<=1) circ ++;
  
 pi = (double)circ/total * 4;
 printf ("For %d points, pi is %g \n", total, pi);

非常感谢您的耐心等待，祝您有美好的一天:)

【问题讨论】：

你试过什么？您是否尝试过一步一步地遵循 C 多线程教程？

【参考方案1】：

在编写程序或算法的多线程版本时，首先要考虑的是

您必须首先确定应用程序的哪些部分会 享受多线程或需要并行运行。哪个是为了 循环代码部分

您希望并行化的代码部分或分支必须是 彼此独立，以避免诸如竞争条件之类的事情。和 从您的代码中可以看出， 享受多线程的潜在代码分支在此 条件。

a = x * x + y * y; if ( a <= 1 ) circ++;

如果您想出此代码的多线程版本，您将不得不处理诸如竞争条件之类的事情，因为所有线程都希望同时写入a 共享内存。即使您尝试让每个线程专门写入共享内存，您最终可能会遇到另一个问题，这可能是您的代码的串行版本比并行版本快得多，原因可能是一个线程循环很长时间持有一个锁，它阻止其他线程访问a共享内存。尝试使用无锁机制（例如原子）也会导致内存排序等问题

你应该做什么

你现在应该做的是重新设计你的代码，让循环不会有任何依赖关系，或者如果你准备好面对多线程的危险而不重新设计你的代码，你可以看看这本书，它有一个学习pthreads和omp的部分。这是一本不错的书，但大多数示例无法编译取决于您使用哪种 c 标准进行编译

Darryl Gove - Multicore Application Programming for Windows, Linux, and Oracle Solaris - 2010