如何在应用程序中使用四核CPU

Question

对于使用四核处理器的所有内核，我需要在代码中更改的是添加对多线程的支持，还是由操作系统自身处理。我有FreeBSD，我使用的语言是C ++。我想给我的应用程序提供至少90％的完整CPU周期。

Answer 1

你need某种形式的并行性。多线程或多处理都可以。

通常，多个线程可以更容易处理（因为它们可以访问共享数据），而不是多个进程。但是，通常，多个线程要处理（因为它们访问共享数据）更难而不是多个进程。 而且，是的，我刻意写了这个。

如果您有SIMD方案，那么查看OpenMP的Ninefingers' suggestion也非常好。 （如果您不知道SIMD的含义，请参阅下面的Ninefingers的有用评论。）

Answer 2

对于C ++中的多线程应用程序，我建议使用Boost.Thread来帮助您充分发挥四核机器的潜力。

至于更改代码，您可能希望考虑尽可能使其不可变。调试线程之间的状态转换要困难得多。有许多事情可能会以意想不到的方式发生。见this SO帖子。

Answer 3

此处未提及的另一个选项，即提示，是通过-fopenmp和libgomp库使用OpenMP，我在FreeBSD 8系统上安装了这两个库。

这些指令可以使#pragma指令并行化某些循环，同时使用语句等，即可以并行化的位。它负责您的线程和cpu关联。请注意，它是一种通用解决方案，因此可能不是并行化的最佳方式，但它允许您并行化某些例程。

看看这个：https://computing.llnl.gov/tutorials/openMP/

至于使用线程/进程本身，某些例程和工作方式适合它。你能以这种方式解决问题吗？ fork（）你的进程或创建一个线程是否有意义？如果是这样，那么这样做，但如果没有，请不要试图强制您的应用程序是多线程的，因为。我通常给出的一个例子是最常见的除数算法 - 它依赖于传统实现中所有时间之前的步骤，因此难以并行。

另外请注意，众所周知，对于某些算法，并行化对于并行执行的任何操作的小值实际上都较慢，因为虽然作业完成得更快，但分叉和连接的相关时间成本（是线程或实际上，将时间推到了串行实现的时间之上。

Answer 4

我认为你唯一的选择是运行多个线程。如果您的应用程序是单线程的，那么它将只在其中一个核心上运行（一次），但如果您有更多线程，它们可以同时运行。

Answer 5

  

我想给我的应用程序提供至少90％的完整CPU周期。

为什么呢？你的芯片还不够热？

说真的，世界专家花费数十甚至数百小时来并行化和负载均衡应用程序，以便它使用所有四个核心中的90％。 您的CPU已经支付，无论您是否使用它，其费用都相同。 （实际上，如果你不使用它，它的运行成本会略低一些，电气说话。）你的时间值多少钱？您愿意投入多少小时才能更有效地使用可能花费300美元的资源，而且大部分时间可能都处于空闲状态？

通过并行可以获得加速，但在人类时间非常昂贵。你需要一个很好的理由来证明这一点。 （学习如何充分理由。）

我所知道的关于并行编程的所有好书都是针对C ++以外的语言，并且有充分的理由。如果你想要并行的有趣东西，请查看隐式并行程序在pH 或并行编程在ML 或Fortress Project。

Answer 6

您需要通过使用线程为应用程序添加对并行性的支持。

一旦你支持并行性，操作系统就可以将你的线程分配给CPU内核。

Answer 7

我认为你应该首先考虑的是你的应用程序及其算法是否适合在parellel中执行（或者可能作为一组可以独立处理的串行任务）。如果不是这种情况，则难以多线程化或将其分解为并行进程，您可能需要考虑修改它的工作方式。

一旦确定您将能够从并行处理中受益，您可以选择使用多个进程或线程。选择很大程度上取决于应用程序的性质以及并行流程的独立性。在线程之间协调和共享数据更容易，因为它们处于相同的过程中，但是开发和调试也更具挑战性。

如果您决定沿着多线程路线走下去，Boost.Thread是一个很好的库。