一种多核环境下OpenMP任务并行的优化方法

摘要

本发明公开了一种多核环境下OpenMP任务并行的优化方法，主要是通过自适应任务粒度控制的方式帮助程序员控制好任务粒度，来优化任务并行，任务粒度是影响细粒度任务并行程序性能的一个重要因素。自适应任务粒度控制包括：1)帮助优先与串行化执行的自适应选取；2)限制细粒度任务的创建。在需要并行任务时采用帮助优先策略，任务数足够时采用串行化执行策略。设置了可以自动调节大小的阈值深度，用来限制细粒度任务的创建，若任务的深度大于阈值深度，则串行化执行。本发明能够自适应地控制好任务粒度，性能上和程序员手动控制的结果相接近，通过自适应的方式减轻了程序员的负担，并且还能节省内存。

主权项

一种多核环境下OpenMP任务并行的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)初始化总线程数等于CPU核的数量，剪枝深度cut_off_depth和阈值深度threshold_depth为0，并将用于标识所有线程的状态位flag设置为0；其中剪枝深度是指当达到此深度时，执行策略便要由帮助优先转换为串行化执行；(2)主线程接收并行任务编译指导语句，以帮助优先的执行策略执行该并行任务编译指导语句，以生成并行任务，并将该并行任务放入该线程的并行任务队列的尾部；(3)主线程判断任务队列中的并行任务总和是否达到总线程数的N倍，其中N为正整数，若达到则进入步骤(4)，否则返回步骤(2)；(4)主线程将剪枝深度cut_off_depth设置为当前线程执行的并行任务的深度，并设置阈值深度threshold_depth＝2*cut_off_depth；(5)当前线程采用串行化执行策略执行并行任务编译指导语句，此时不生成并行任务；(6)判断是否所有任务都已完成，若是则过程结束，否则转入步骤(7)；(7)当前线程判断是否接收到并行任务编译指导语句，若接收到则转入步骤(8)，否则返回步骤(5)；(8)当前线程判断状态位flag是否为0，若是则转入步骤(9)，否则表示存在有线程处于空闲状态且窃取不到并行任务，然后转入步骤(11)；其中窃取是指，每个物理核有一个工作线程，每个线程拥有一个双端任务队列，线程产生任务时，将任务放入双端任务队列的尾部，取任务时也是从双端任务队列的尾部取出，当队列为空时，去其它线程的队列头部窃取任务；(9)当前线程判断其执行的并行任务的深度total_depth是否大于阈值深度threshold_depth，若大于则返回步骤(5)，否则进入步骤(10)；(10)当前线程判断其并行任务队列中的并行任务是否为空，或者所有线程的并行任务队列中的并行任务总数是否小于总线程数，如果是，则转入步骤(12)，否则返回步骤(5)；(11)当前线程设置threshold_depth＝threshold_depth+cut_off_depth,flag＝0；(12)当前线程采用帮助优先的执行策略执行并行任务编译指导语句，以生成新的并行任务；(13)当前线程在接收到并行任务编译指导语句时，判断其执行的并行任务的临时深度是否大于剪枝深度cut_off_depth，若是则返回步骤(5)，否则返回步骤(12)；其中任务的临时深度是指为任务添加的一个属性，当由串行化执行策略转换到帮助优先执行策略时便会设置为0，在循环采用帮助优先执行策略时会随着任务深度的增加而增加。