OpenMP是一种跨平台的多线程API,它允许使用特殊的编译器指令进行细粒度的任务并行化和同步。
为什么我的 OpenMP 并行快速排序比顺序快速排序慢得多?
我在Windows上用VSCode G++ -fopenmp编译。我目前试图证明并行快速排序确实比顺序快速排序更快,但无济于事。我改变了线程数...
我有一个在并行 for 循环中调用的函数。除了需要锁定的一个变量增量之外,该函数中的所有内容都可以并行完成。我试着把#pragma ...
我是并行编程的新手(刚刚在课堂上学习),我对这个指令到底做什么有点困惑......我被告知(并在线阅读)它使用工作共享得到
我想加速倍增打击: 这是我需要改进的代码: 无效乘法(int大小,int ** matA,int ** matB,int ** matC){ for(int i=0;i 我想加速倍增打击: 这是我需要改进的代码: void multiply(int size, int **matA, int **matB, int ** matC) { for(int i=0;i<size;i++) { for(int j=0;j<size;j++) { int t = matC[i][j]; for(int k=0;k<size;k++) { t += matA[i][k] * matB[k][j]; } matC[i][j] += t; } } } 我有两个矩阵和一个大小为 5000x5000 的结果矩阵。 巨大的矩阵可能意味着它们无法完全加载到缓存中? for循环中是否出现过多页错误?我想知道如何加快乘法速度,以及如何组织数据(使用一维数组还是二维数组?) 我的答案代码是列表blow,我选择使用1d数组来模拟2d数组(每个矩阵使用new []一次),但我不确定使用2d数组时是否更快。 我使用临时矩阵来存储 matB 的转置矩阵,以避免 for 循环中的页面错误。 我添加 AVX2 以获得更高的性能。 使用大小为 5000x5000 的一维数组或二维数组哪个更好? 还有其他想法或技巧吗? int** allocate(int rows, int cols) { int ** mat; mat = new int*[rows]; int *temp = new int[rows*cols]; for(int i = 0; i<rows; i++) { mat[i] = temp + i * cols; } return mat; } void multiply(int size, int **matA, int **matB, int ** matC) { int i; int n = size*size; // total size // column-major order int **transMatB = allocate(size, size); int *transArrB = transMatB[0]; //copy transposed data, maybe many page faults here. #pragma omp parallel for for(i = 0; i < n; i++) { transMatB[i/size][i%size] = matB[i%size][i/size]; } #pragma omp parallel for for(i = 0; i < n; i ++) { int *row = matA[i / size]; int *col = transMatB[i % size]; int temp; #ifdef __AVX2__ temp = multiplyAndSumArrays(row, col, size); #else temp = 0; for (int k = 0; k < size; k ++) { temp += row[k] * col[k]; } #endif matC[i / size][i % size] += temp; } // remove temp transposed mastrix delete[] transMatB[0]; delete[] transMatB; transMatB = nullptr; } 在优化方面,矩阵-矩阵乘法可能是研究最多的内核。对于最终结果,请阅读 Goto 和 van de Geijn 的论文,引用如下。 关键在于 该算法对 n^2 数据进行 n^3 次操作,因此具有在缓存中重用数据的潜力。 简单的 3 循环版本无法重复使用,因此您需要做一些事情。 幸运的是,所有输出组件都是独立的,因此您可以对操作进行重大改组。 特别是最后一点:简而言之,3 个循环中的每一个都分为两个循环,一个在块上,一个在块内。然后你有 6 个循环(意味着 5 个!左右不同的算法)和 3 个块大小作为调整参数。上面的论文对此分析得很完整。 请注意,这并不简单!对于合理可行的解决方案,请执行递归 2x2 乘法:将每个矩阵划分为 2x2 块结构,然后递归地相乘。当块足够小以适合缓存时,您将停止递归。 这应该可以作为课堂作业来实现,从而提高成绩。您甚至可以简单地进行多线程处理。 Goto, Kazushige / Geijn, Robert A. van de Anatomy of high-performance matrix multiplication 2008 ACM Trans. Math. Softw. , Vol. 34, No. 3 ACM: New York, NY, USA p. 1-25
我想加速倍增打击: 这是我需要改进的代码: 无效乘法(int大小,int ** matA,int ** matB,int ** matC){ for(int i=0;i 我想加速倍增打击: 这是我需要改进的代码: void multiply(int size, int **matA, int **matB, int ** matC) { for(int i=0;i<size;i++) { for(int j=0;j<size;j++) { int t = matC[i][j]; for(int k=0;k<size;k++) { t += matA[i][k] * matB[k][j]; } matC[i][j] += t; } } } 我有两个矩阵和一个大小为 5000x5000 的结果矩阵。 巨大的矩阵可能意味着它们无法完全加载到缓存中? for循环中是否出现过多页错误?我想知道如何加速乘法,以及如何组织数据(使用一维数组还是二维数组?) 我的答案代码是列表blow,我选择使用1d数组来模拟2d数组(每个矩阵使用new []一次),但我不确定使用2d数组时是否更快。 我使用临时矩阵来存储 matB 的转置矩阵,以避免 for 循环中的页面错误。 我添加 AVX2 以获得更高的性能。 使用大小为 5000x5000 的一维数组或二维数组哪个更好? 还有其他想法或技巧吗? int** allocate(int rows, int cols) { int ** mat; mat = new int*[rows]; int *temp = new int[rows*cols]; for(int i = 0; i<rows; i++) { mat[i] = temp + i * cols; } return mat; } void multiply(int size, int **matA, int **matB, int ** matC) { int i; int n = size*size; // total size // column-major order int **transMatB = allocate(size, size); int *transArrB = transMatB[0]; //copy transposed data, maybe many page faults here. #pragma omp parallel for for(i = 0; i < n; i++) { transMatB[i/size][i%size] = matB[i%size][i/size]; } #pragma omp parallel for for(i = 0; i < n; i ++) { int *row = matA[i / size]; int *col = transMatB[i % size]; int temp; #ifdef __AVX2__ temp = multiplyAndSumArrays(row, col, size); #else temp = 0; for (int k = 0; k < size; k ++) { temp += row[k] * col[k]; } #endif matC[i / size][i % size] += temp; } // remove temp transposed mastrix delete[] transMatB[0]; delete[] transMatB; transMatB = nullptr; } 提供的矩阵乘法代码可以通过多种方式进行优化,以提高其性能,特别是对于 5000x5000 这样的大型矩阵。以下是优化及其影响的详细信息: 缓存阻塞: 矩阵乘法的简单实现,如所提供的代码所示,由于数据局部性较差而导致缓存未命中。缓存分块涉及将矩阵划分为适合 CPU 缓存的较小块,从而减少缓存未命中次数并提高性能。 数据布局: 对矩阵使用列优先顺序可以提高缓存性能,因为它减少了遍历列所需的内存访问次数。这是因为列中的连续元素存储在连续的内存位置中。 转置内矩阵: 转置内部矩阵(本例中为 matB)可以进一步提高缓存利用率,特别是对于大型矩阵。当内部矩阵转置时,它的列变成它的行,从而为内部循环带来更好的缓存局部性。 使用 AVX2 说明: 采用AVX2(高级矢量扩展2)指令可以显着加速内循环内的乘法和求和运算。 AVX2 指令可以同时对多个数据元素执行多个操作,从而增强矢量化操作的性能。 避免页面错误: 在使用转置矩阵 (matB) 之前将其复制到临时数组中可以帮助减少页面错误,尤其是对于大型矩阵。这可确保在访问整个转置矩阵之前将其加载到内存中,从而最大限度地减少计算期间的页面错误数量。 使用一维或二维数组: 一维和二维阵列都有各自的优点和缺点。一维数组的内存效率更高,但它们需要额外的索引计算来访问元素。二维数组提供对元素的直接访问,但可能具有更高的内存开销。一维和二维数组之间的选择取决于具体的使用情况和内存限制。 并行度: 利用并行处理技术(例如 OpenMP)可以通过将计算分布到多个内核或线程来进一步提高性能。这可以显着减少整体执行时间,尤其是对于大型矩阵。 通过合并这些优化,矩阵乘法代码可以实现显着的性能改进,特别是对于 5000x5000 等大型矩阵。
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