Question

OpenMP中的原子和关键有什么区别？

我可以这样做

#pragma omp atomic
g_qCount++;

但与

不同

#pragma omp critical
g_qCount++;

Answer 1

对g_qCount的影响是相同的，但所做的是不同的。

OpenMP临界区是完全通用的 - 它可以包围任意代码块。但是，每次线程进入和退出临界区时（除了序列化的固有成本之外），都会产生很大的开销，因此需要为此付出代价。

（另外，在OpenMP中，所有未命名的关键部分都被认为是相同的（如果您愿意，所有未命名的关键部分只有一个锁），因此，如果一个线程在上面的一个[未命名]临界区中，则没有线程可以输入任何[未命名的]关键部分。正如您可能猜到的那样，您可以通过使用命名的关键部分来解决这个问题。）

原子操作的开销要低得多。在可用的情况下，它利用提供（比如说）原子增量操作的硬件;在这种情况下，进入/退出代码行时不需要锁定/解锁，它只是硬件告诉你的原子增量不会受到干扰。

好处是开销要低得多，并且原子操作中的一个线程不会阻止任何（不同的）原子操作即将发生。缺点是原子支持的有限操作集。

当然，在任何一种情况下，都会产生序列化的成本。

Answer 2

在OpenMP中，所有未命名的关键部分都是互斥的。

关键和原子之间最重要的区别是原子只能保护单个赋值，你可以将它用于特定的运算符。

Answer 3

关键部分：

确保代码块的序列化。
可以通过正确使用“name”标签扩展到序列化块组。
较慢！

原子操作：

快得多！
仅确保特定操作的序列化。

Answer 4

最快的方式既不重要也不原子。大约，添加临界部分比简单添加贵200倍，原子添加比简单添加贵25倍。

最快的选项（并不总是适用）是为每个线程提供自己的计数器，并在需要总和时进行减少操作。

Answer 5

atomic的限制非常重要。它们应在OpenMP specs上详细说明。 MSDN提供快速备忘单，因为如果不改变我也不会感到惊讶。（Visual Studio 2012从2002年3月开始实施OpenMP。）引用MSDN：

表达式语句必须具有以下形式之一：

x binop = expr

x++

++x

x--

--x

在前面的表达式中：x是带有标量类型的lvalue表达式。 expr是一个标量类型的表达式，它不引用x指定的对象。 binop 不是重载运算符，而是+，*，-，/，&，{{1}之一}}，^，|或<<。

我建议您尽可能使用>>，否则命名关键部分。命名它们很重要;你会避免以这种方式调试头痛。

Answer 6

这里已有很好的解释。但是，我们可以深入一点。要了解OpenMP中 atomic 和关键部分概念之间的核心差异，我们必须首先理解 lock 的概念。让我们来看看为什么我们需要使用 locks 。

多个线程正在执行并行程序。当且仅当我们在这些线程之间执行同步时，才会发生确定性结果。当然，并不总是需要线程之间的同步。我们指的是同步是必要的情况。

为了在多线程程序中同步线程，我们将使用 lock 。当访问需要一次只受一个线程限制时，锁定即可发挥作用。 lock 概念实现可能因处理器而异。让我们从算法的角度来看一个简单的锁如何工作。

1. Define a variable called lock.
2. For each thread:
   2.1. Read the lock.
   2.2. If lock == 0, lock = 1 and goto 3    // Try to grab the lock
       Else goto 2.1    // Wait until the lock is released
3. Do something...
4. lock = 0    // Release the lock

给定的算法可以用硬件语言实现，如下所示。我们将假设一个处理器并分析其中的锁的行为。对于这种做法，我们假设以下处理器之一： MIPS ， Alpha ， ARM 或电源。

try:    LW R1, lock
        BNEZ R1, try
        ADDI R1, R1, #1
        SW R1, lock

这个程序似乎没问题，但事实并非如此。上面的代码遇到了上一个问题; 同步。让我们找到问题所在。假设lock的初始值为零。如果两个线程运行此代码，则可能会在另一个线程读取 lock 变量之前到达 SW R1，锁定。因此，他们都认为 lock 是免费的。要解决此问题，提供了另一条指令，而不是简单的 LW 和 SW 。它被称为读 - 修改 - 写指令。这是一个复杂的指令（由子指令组成），可确保锁定获取过程一次仅由单个线程完成。与简单的 Read 和 Write 指令相比， Read-Modify-Write 的区别在于它使用了不同的 Loading <方式< / em>和存储。它使用 LL （加载链接）加载锁定变量，使用 SC （存储条件）来写入锁定变量。附加的链接寄存器用于确保锁定获取的过程由单个线程完成。算法如下。

1. Define a variable called lock. 2. For each thread: 2.1. Read the lock and put the address of lock variable inside the Link Register. 2.2. If (lock == 0) and (&lock == Link Register), lock = 1 and reset the Link Register then goto 3 // Try to grab the lock Else goto 2.1 // Wait until the lock is released 3. Do something... 4. lock = 0 // Release the lock

当重置链接寄存器时，如果另一个线程假定锁定是空闲的，则它将无法再次将增加的值写入锁定。因此，获得了访问 lock 变量的并发性。

critical 和 atomic 之间的核心区别来自：

为什么在我们可以使用实际变量（我们对其执行操作）时使用锁（一个新变量）作为锁变量？

对锁使用新变量将导致关键部分，同时使用实际变量作为锁将导致原子概念。当我们在实际变量上执行大量计算（多行）时，临界区很有用。这是因为，如果这些计算的结果未能写入实际变量，则应重复整个过程来计算结果。与在进入高度计算区域之前等待锁定释放相比，这可能导致差的性能。因此，建议每当要执行单个计算（x ++，x - ，++ x， - x等）并使用 critical <时，使用 atomic 指令/ em>指令，当密集部分完成一个计算更复杂的区域时。

Answer 7

当你需要为一条指令启用互斥时，

atomic相对性能更高。类似于omp critical的情况并不正确。

Answer 8

atomic是一个单一语句Critical部分，即你锁定一个语句执行

关键部分是对代码块的锁定

一个好的编译器会像第一个代码一样翻译你的第二个代码

OpenMP中的原子和关键有什么区别？

8 个答案: