基于求和的 OpenMP

Question

我一直在尝试将 OpenMP 应用于两个嵌套循环内的简单求和运算，但到目前为止它产生了不正确的结果。我一直在查看here 和here，也在here。所有人都建议使用reduction 子句，但它不适用于我的情况，因为它会产生非常大的数字，导致segmentation fault。

我也试过这种方式张贴在here 和我自己的问题here 已解决。两者都不使用reduction，只是将求和变量设置为shared，但它也会产生不正确的结果。有什么我想念的吗？什么时候使用reduction而不是在面临求和运算时使用？

使用reduction 子句的代码

index = 0
!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(iy,ix) REDUCTION(:+index)
do iy = 1, number(2)
    do ix = 1, number(1)
        index = index + 1
        xoutput(index)=xinput(ix)
        youtput(index)=yinput(iy)
    end do
end do
!$OMP END PARALLEL DO

不使用reduction 子句的代码

index = 0
!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(iy,ix) SHARED(index)
do iy = 1, number(2)
    do ix = 1, number(1)
        index = index + 1
        xoutput(index)=xinput(ix)
        youtput(index)=yinput(iy)
    end do
end do
!$OMP END PARALLEL DO

Answer 1

我认为您对 reduction 子句的作用有误解...

REDUCTION(+:index)

意味着，你将得到正确的总和index最终。在迭代的每一步中，每一个胎面都会有不同的版本，不同的数值！所以减少不适用于在并行部分管理数组索引。

让我试着说明这一点......

下面的循环

!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(iy) REDUCTION(+:index)
do iy = 1, number(2)
  index = index + 1
end do
!$OMP END PARALLEL DO

（或多或少）等价于

!$OMP PARALLEL PRIVATE(iy, privIndex) SHARED(index)
!$OMP DO
do iy = 1, number(2)
  privIndex = privIndex + 1
end do
!$OMP END DO

!$OMP CRITICAL
index = index + privIndex
!$OMP END CRITICAL
!$OMP END PARALLEL

您可以看到，在循环期间，所有线程都在不同的变量 privIndex 上工作，这些变量是该线程私有的，并计算局部（部分）总和。最后，使用critical 部分来获取总和以避免竞争条件。

这可能不是编译器所做的，但它让您了解缩减是如何工作的：在第一个循环中，privIndex 不会与您在串行版本中期望的正确索引相对应。

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正如 Vladimir 在他的评论中建议的那样，您可以直接计算索引，因为您只是在内部循环中递增它：

!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(iy,ix, index)
do iy = 1, number(2)
    do ix = 1, number(1)
        index = (iy-1)*number(1) + ix
        xoutput(index)=xinput(ix)
        youtput(index)=yinput(iy)
    end do
end do
!$OMP END PARALLEL DO