Лаб. 4 ТПП

Лабораторная работа №4

Критические секции и атомарные операции

Цель: изучить основные особенности использования критических секций и атомарных операций в OpenMP на примере использования в рамках языка С++.

Пример 1. Использование директивы atomiс:

#include <iostream>

#include <omp.h>

const int NMAX = 3;

int main() {

setlocale(LC_ALL, "Rus");

int i, j;

float total = 0;

float sum;

float a[NMAX][NMAX];

for (i = 0; i < NMAX; i++)

for (j = 0; j < NMAX; j++)

a[i][j] = i + j + 1;

#pragma omp parallel shared(total,a) private(i,j,sum)

{

#pragma omp for

for (i = 0; i < NMAX; i++)

{

sum = 0;

for (j = 0; j < NMAX; j++)

sum += a[i][j];

printf("Сумма элементов строки %d равна %f\n", i, sum);

#pragma omp atomic

total += sum;

}

} /* Завершение параллельного фрагмента */

printf("Сумма элементов матрицы равна %f\n", total);

}

Пример 2. Использование критических секций:

#include <iostream>

#include <omp.h>

const int NMAX = 3;

int main() {

setlocale(LC_ALL, "Rus");

int i, j;

float smax = 0;

float sum;

float a[NMAX][NMAX];

for (i = 0; i < NMAX; i++)

for (j = 0; j < NMAX; j++)

a[i][j] = i + j + 1;

#pragma omp parallel shared(smax,a) private(i,j,sum)

{

#pragma omp for

for (i = 0; i < NMAX; i++)

{

sum = 0;

for (j = 0; j < NMAX; j++)

sum += a[i][j];

printf("Сумма элементов строки %d равна %f\n", i, sum);

//if (sum > smax)

#pragma omp critical

if (sum > smax)

smax = sum;

}

} /* Завершение параллельного фрагмента */

printf("Максимальная сумма равна %f\n", smax);

}

Задание:

#include <iostream>

#include <omp.h>

#include <iomanip>

#include <cstdlib>

const int N = 100;

using namespace std;

int main() {

setlocale(LC_ALL, "Rus");

cout << "N: " << N << endl << endl;

int i;

int* a = new int[N];

int* b = new int[N];

int* c = new int[N];

srand(static_cast<unsigned int>(time(nullptr)));

for (i = 0; i < N; i++)

a[i] = rand() % 21 - 10;

for (i = 0; i < N; i++)

b[i] = rand() % 21 - 10;

// Использование atomic

double start_time_atomic = omp_get_wtime();

long total_atomic = 0;

#pragma omp parallel num_threads(3) shared(a, b, c)

{

#pragma omp for private(i)

for (i = 0; i < N; i++) {

if (a[i] > b[i])

c[i] = a[i];

else

c[i] = b[i];

#pragma omp atomic

total_atomic += c[i];

}

}

double end_time_atomic = omp_get_wtime();

cout << "atomic" << endl;

cout << "Итоговая сумма: " << total_atomic << endl;

cout << "Время выполнения: " << fixed << setprecision(16) << (end_time_atomic - start_time_atomic) << " секунд" << endl;

// Использование critical

double start_time_critical = omp_get_wtime();

long total_critical = 0;

#pragma omp parallel num_threads(3) shared(a, b, c)

{

#pragma omp for private(i)

for (i = 0; i < N; i++) {

if (a[i] > b[i])

c[i] = a[i];

else

c[i] = b[i];

#pragma omp critical

total_critical += c[i];

}

}

double end_time_critical = omp_get_wtime();

cout << "critical" << endl;

cout << "Итоговая сумма: " << total_critical << endl;

cout << "Время выполнения: " << fixed << setprecision(16) << (end_time_critical - start_time_critical) << " секунд" << endl;

delete[] a;

delete[] b;

delete[] c;

return 0;

}