C++ omp 无明显改善

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ omp 无明显改善

【英文标题】：C++ omp no significant improvement

【发布时间】：2020-02-19 01:11:36

【问题描述】：

我在 MSVC 2019 上使用默认编译器。我正在处理的代码是 Mandelbrot 图像。我的代码的相关部分如下所示：

#pragma omp parallel for
for (int y = 0; y < HEIGHT; y++)
    
       for (int x = 0; x < WIDTH; x++)
             
               unsigned int retVal = mandel(x_val + x_incr * x, y_val + y_incr * y);
               mtest.setPixels(x, y,
                        static_cast<unsigned char>(retVal / 6),
                        static_cast<unsigned char>(retVal / 5),
                        static_cast<unsigned char>(retVal / 4));

            
     

循环外的所有变量都是 constexpr，消除了任何依赖。 mandel 函数每次调用大约进行 1000 次迭代。我希望外部循环在多个线程上运行，但我的 msvc 记录每个运行大约 5-6 秒，有或没有 omp 指令。

编辑（曼德尔函数）：

unsigned int mandel(long double x, long double y)

    long double z_x = 0;
    long double z_y = 0;

    for (int i = 0; i < ITER; i++)
    
        long double temp = z_x;
        z_x = (z_x * z_x) - (z_y * z_y) + x;
        z_y = 2 * temp * z_y + y;

        if ((z_x * z_x + z_y * z_y) > 4)
            return i;
    
    return ITER; //ITER is a #define macro

【问题讨论】：

是setPixels 阻塞（互斥体、流、GPU 资源等）吗？ mtest 是什么？探查器是怎么说的？

setPixels 除了访问数组并根据 x 和 y 位置对其进行编辑之外，没有其他实现。它是一个一维数组。

我没有使用分析器（不知道如何在 msvc 中执行此操作）。但是有和没有 pragma 指令的一些观察显示没有任何改进。

更改for 循环的顺序有帮助吗？此外，您的 mandel 循环效率非常低，计算 z_x * z_x 和 z_y * z_y 以将它们与 4 进行比较，然后在下一次迭代中重新计算这些相同的值。在第一次迭代中，您不必要地将两个零平方。

我可能会改变它，但这会改变缓存步幅。我只是想看看 omp 在不涉及太多外部元素的情况下是否具有性能优势。

【参考方案1】：

根据循环中的 if 条件是否满足，您的 mandel 函数的运行时成本会有很大差异。因此，循环的每次迭代都将在不同的时间运行。默认情况下 omp 使用静态调度 （即，将循环分成 N 个分区）。这有点糟糕，因为您没有适合静态调度的工作负载。看看使用动态调度时会发生什么。

#pragma omp parallel for schedule(dynamic, 1)
for (int y = 0; y < HEIGHT; y++)
    
       for (int x = 0; x < WIDTH; x++)
             
               unsigned int retVal = mandel(x_val + x_incr * x, y_val + y_incr * y);
               mtest.setPixels(x, y,
                        static_cast<unsigned char>(retVal / 6),
                        static_cast<unsigned char>(retVal / 5),
                        static_cast<unsigned char>(retVal / 4));

            
     

也是时候排除真正愚蠢的东西了.....

您是否在程序中至少包含一次 omp.h？ 您是否在项目设置中启用了 omp？

IIRC，如果你还没有做这两件事， omp 将在 MSVC 下被禁用。

【讨论】：

我很笨，不知道您必须包含这些标题并通过设置启用它。自从我最初编写此代码以来，情况发生了变化，我会在有机会时对其进行测试。

【参考方案2】：

这不是答案，但请这样做：

unsigned int mandel(long double x, long double y)

    long double z_x = 0;
    long double z_y = 0;
    long double z_x_squared = 0;
    long double z_y_squared = 0;

    for (int i = 0; i < ITER; i++)
    
        long double temp = z_x;
        z_x = z_x_squared - z_y_squared + x;
        z_y = 2 * temp * z_y + y;

        z_x_squared = z_x * z_x;
        z_y_squared = z_y * z_u;

        if ((z_x_squared + z_y_squared) > 4)
            return i;
    
    return ITER; //ITER is a #define macro

另外，请尝试颠倒两个 for 循环的顺序。

【讨论】：

long double 真的有必要吗？