如何保证与OpenMP的数据同步？

Question

当我尝试从以下代码中执行数学表达式时，矩阵值不一致，如何解决这个问题？

#pragma omp parallel num_threads (NUM_THREADS)
    {
    #pragma omp for
        for(int i = 1; i < qtdPassos; i++)
        {   
            #pragma omp critical
            matriz[i][0] = matriz[i-1][0]; /
            for (int j = 1; j < qtdElementos-1; j++)
            {
                matriz[i][j] = (matriz[i-1][j-1] + (2 * matriz[i-1][j]) + matriz[i-1][j+1]) / 4; // Xi(t+1) = [Xi-1 ^ (t) + 2 * Xi ^ (t)+ Xi+1 ^ (t)] / 4
            }
            matriz[i][qtdElementos-1] = matriz[i-1][qtdElementos-1]; 
        }
    }

Answer 1

问题来自于循环携带依赖性引起的竞争条件。由于循环迭代读取/写入当前行和上一行，因此包围循环（内部循环也不能）无法并行化。这同样适用于列。matriz

请注意，OpenMP 不会检查循环是否可以并行化（事实上，理论上一般不能并行化）。您有责任检查这一点。另外，请注意，在整个迭代中使用关键部分会使执行串行化，从而违背了并行循环的目的（事实上，由于关键部分的开销，它会变慢）。另请注意，这只#pragma omp critical适用于下一条语句。保护线路matriz[i][0] = matriz[i-1][0];不足以避免竞争状况。

我不认为当前的代码可以（有效地）并行化。话虽这么说，如果您的目标是实现 1D/2D 模板，那么您可以使用双缓冲技术（即写入与输入数组不同的 2D 数组）。类似的逻辑可以应用于重复多次的一维模板（这显然是您想要做的）。请注意，在这种情况下，结果会有所不同。对于一维模板情况，这种双缓冲策略可以解决依赖性问题并使您能够并行化内循环。对于 2D 模板情况，两个嵌套循环可以并行化。