Question

我有一个由openmp任务处理的元素数组。任务可能会在数组末尾添加新元素。当然，这些元素也必须处理，并可能产生新的项目。目前我正在使用此代码

int p;
#pragma omp critical
{
    p=l.n++;
}

这只是在阵列末尾保留一个位置。 l的类型是

struct list
{
    int n;
    double *e;
}

和p将用作存储新元素的位置的索引。我想知道是否有办法在不使用关键区域的情况下执行此操作。是否有一个汇编指令复制一个值，然后原子地增加原始值？

代码将在nehalem cpu上执行，无需担心旧机器

Answer 1

#pragma omp atomic capture
p = l.n++;

如果硬件支持，则应该在捕获值时使用原子增量。

在此问题中详细了解#pragma omp atomic：openMP, atomic vs critical?

这是Intel's documentation for #pragma omp atomic。

我尝试使用gcc -fopenmp -m32 -O2 -S编译最小示例：

int i, j;
void foo (void)
{
  #pragma omp atomic capture
  i = j++;
}

我得到的是一个简单的原子'fetch and add'，这就是我们想要的：

movl $1, %eax       # eax = 1
lock xaddl %eax, j  # atomic {swap (eax,j); j = eax + j;}
movl %eax, i        # i = eax
ret

Answer 2

是的，x86上有一些可能的选择。

XADD r/m, r

该指令以原子方式将第二个操作数（r）添加到第一个操作数（r / m），并使用第一个操作数的原始值（r / m）加载第二个操作数（r）。

要使用它，你需要加载第二个操作数和增量（我猜测，1，这里），第一个操作数应该是增加的内存位置。

此指令必须以LOCK前缀开头（它将使其成为原子）。

Microsoft Visual C ++中的InterlockedAdd()函数执行此操作，并且AFAIR使用XADD（如果可用）（从i80486开始提供）。

另一种方法是使用带有CMPXCHG指令的循环...

伪代码：

while (true)
{
  int oldValue = l.n;
  int newValue = oldValue + 1;
  if (CAS(&l.n, newValue, oldValue) == oldValue)
    break;
}

CAS()代表Compare And Swap（并发编程中的常用术语），是一个尝试用新值原子替换内存中值的函数。当被替换的值等于最后提供的参数oldValue时，替换成功。否则就失败了。 CAS返回内存中的原始值，让我们知道替换是否成功（我们将返回值与oldValue进行比较）。失败（返回的原始值与oldValue不同）表示在读取oldValue和我们尝试用newValue替换它的那一刻之间，另一个线程更改了内存中的值。在这种情况下，我们只需重试整个过程。

CMPXCHG指令是x86 CAS。

在Microsoft Visual C ++ InterlockedCompareExchange()中使用CMPXCHG来实现CAS。

如果XADD不可用，则使用InterlockedAdd() / CAS / CMPXCHG实施InterlockedCompareExchange()。

在其他一些CPU上可能还有其他可能性。有些允许原子执行一些相邻的指令。

Answer 3

这实际上只是一个返回结果的原子增量，如下所示：

mov p, 1  ; p must be a register
lock xadd [l.n], p

现在你知道了。我认为没有理由实际使用它，但有一些方法可以不使用汇编代码。

装配说明，以取代openmp关键区域

3 个答案: