Question

我正在用C ++开发一个OpenMP代码（编译器是g ++ 4.8.2）。在我的部分代码中，我需要在struct数据上执行原子添加。 strcut定义为：

struct real3 
{
  float x;
  float y;
  float z;
};

我为它定义了加法运算符如下：

inline real3 operator+(real3 a, real3 b)
{ 
  return make_real3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
}

我在代码的所有部分都使用了这个strcut。在我的程序的一部分中，我需要以原子方式执行添加操作：

real3 * m_cforce;
real3 fn, ft;
int i;
/*
 . . . .  some code is here 

*/

#pragma omp atomic
m_cforce[i] = m_cforce[i] + (fn + ft);

编译不接受struct real3作为原子添加的操作数。一种解决方案是使用以下代码：

#pragma omp atomic
m_cforce[i].x = m_cforce[i].x + (fn + ft).x;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].y = m_cforce[i].y + (fn + ft).y;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].z = m_cforce[i].z + (fn + ft).z;

以这种方式，我使用原子的3倍以上，这将花费更多的时间。有没有节省方法让我以较低的计算开销执行此操作？

Answer 1

OpenMP原子需要在标量值（简单类型）上运行。 Atomics旨在通过运行时映射到内核甚至指令级原子。在不了解您的问题的情况下，很难给出一个答案，但是对于这类事情有一些常见的建议：

使用线程局部变量（如果可能）。如果只有一个线程可以写入它，你可以在大部分计算中避免使用原子，然后在最后减少它们。
上面的3原子方法可以工作，但它允许多个线程添加到可能交错的同一个real3。由于浮点不是关联的，因此可能导致更多非确定性结果。总的来说，这不是一个糟糕的选择。
对每个共享的real3使用OpenMP锁。使用critical就像在包含的代码段周围使用单个锁。如果你对每个real3使用一个锁，只要它们接触到不同的real3，它们就可以并行运行。 OpenMPs锁不是最快的，但它们应该比关键更快。

Answer 2

@ user2548418：

这是多体模拟，其中所有物体（范围从0到N-1）彼此相互作用。在第一步中，搜索确定成对的交互。然后在所有实体上有一个循环来计算相互作用（这是一个平行部分，其中带有与计数器i的并行）。简单地说，每个主体（i）可以与系统中的0到20个主体（j）相互作用。当我计算相互作用力时，我应该将这些力加到每个物体的总力量上（i和j）我上面演示的代码是执行此添加的部分，因此如果您希望此部分完整，请考虑以下内容：

#pragma omp atomic
m_cforce[i].x = m_cforce[i].x + (fn + ft).x;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].y = m_cforce[i].y + (fn + ft).y;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].z = m_cforce[i].z + (fn + ft).z;

#pragma omp atomic
m_cforce[j].x = m_cforce[j].x - (fn + ft).x;
#pragma omp atomic
m_cforce[j].y = m_cforce[j].y - (fn + ft).y;
#pragma omp atomic
m_cforce[j].z = m_cforce[j].z - (fn + ft).z;

由于每个线程将修改两个不同的存储器位置：一个在i位置，其对应于迭代计数器，一个在j位置，其是随机的，并且可以是范围从0到N-1的任何数字。这种依赖关系不允许我考虑每个线程的私有标量real3。有一种解决方案。我为每个线程分配了一个real3 [N]的向量，然后在＆＃34;并行的末尾使用了一个减少和为＆＃34;找到每个身体的总力量。这可能具有挑战性，因为它可以降低捕获效率（原子也会这样做）。所以，我应该将此解决方案与使用原子进行比较。

我知道浮点运算不是关联的。但是在我的情况下它并不是限制性的，因为力的顺序并没有很大差异，当操作a +（b + c）变为（a + b）+ c时，误差会非常小。

我不打算在我的代码中使用锁，否则我的第一个和第二个解决方案的性能会非常糟糕。

在OpenMP中使用原子操作来获取struct（x，y，z）变量

2 个答案: