OpenMP

  • 10 окт. 2012 г.
  • 4025 Слова
Оглавление


1 Введение 3
1.1 Технология OpenMP 3
1.2 Ошибки, возникающие при использовании OpenMP 4
1.3 Отладка параллельных программ 8
2 Динамический контроль корректности 9
2.1 Схема работы отладчика 9
2.2 Построение дерева контекстов 10
2.3 Обнаружение ошибок общей памяти 13
2.3.1 Представление критических областей 13
2.3.2 Описание алгоритма 15
2.4 Расширенное деревоконтекстов 18
2.5 Обнаружение ошибок инициализации 19
Литература 22


Введение
*

1.1 Технология OpenMP
Стандарт OpenMP создавался для упрощения разработки параллельных программ для вычислительных систем с общей памятью, а так же для распараллеливания уже существующих последовательных программ. Стандартом определены специальные комментарии (команды препроцессору для C/C++) – директивыкомпилятору, непосредственно управляющие параллелизмом программы, вспомогательные функции, позволяющие создавать алгоритмы, ориентированные на параллельное выполнение, и переменные окружения, управляющие процессом выполнения параллельных областей.
Программа, использующая директивы OpenMP, состоит из последовательных и параллельных участков. В начале ее выполнения создается одна нить, котораясуществует на протяжении всей программы. Когда какая-либо нить доходит до параллельного участка, то порождаются дополнительные нити, выполняющие вместе с ней этот участок. Группой нитей называется множество нитей, созданных при входе в данную параллельную область, включая породившую их нить, называемую главной. Нить, достигшая конца параллельной области, дожидается всю группу. Когда все нити одной группы дойдут доконца параллельного участка, все нити кроме главной освобождаются, а главная нить продолжает выполнение программы. На рисунке 1 показан пример создания и освобождения нитей в параллельных областях в случае наличия вложенных параллельных участков.

конец параллельного участка
начало параллельного участка
порожденные нити
главная нить

Рисунок 1: Пример выполнения параллельного участка

ВOpenMP память подразделяется на 2 вида: общая память и локальная память.
Общая память доступна нескольким нитям одновременно. Однако, для работы с ней необходимо использовать синхронизирующие конструкции, которые позволяют избежать недетерминизма.
Локальная память доступна только одной нити.

Ошибки, возникающие при использовании OpenMP
В 2004-2005 годах в University of Kassel(Германия)проводилось исследование, целью которого было выявление наиболее часто совершаемых ошибок, обусловленных некорректным использованием функций и директив OpenMP, и приводящих к неверному выполнению программы. Эксперимент проводился на студентах этого университета, которые должны были написать некоторую программу с использованием OpenMP версии 2.5 или более ранней. Большинство испытуемых ранее не имели опыта работы сOpenMP, что позволило выявить ошибки, допускаемые начинающими программистами. В результате были обнаружены следующие ошибки:
1) Незащищенный доступ к общим переменным.
Данная ошибка возникает, когда несколько нитей работают с общей памятью без какой-либо синхронизации. В этом случае возможны следующие ситуации:
- все нити только читают переменную, тогда ошибки нет, т.к. значение переменной влюбой момент времени остается неизменным.
- все нити только пишут в переменную. Поскольку они это делают одновременно, то нельзя определить, какое значение получит переменная после выполнения всех операций записи. И значение данной переменной будет при каждом запуске программы различным.
- часть нитей читают переменную, а часть пишут в нее. Здесь помимо эффекта предыдущего случая, наблюдаетсяаналогичная неопределенность. Когда какая-либо нить пытается прочитать значение переменной, то неизвестно, какое именно значение будет получено.
2) Использование механизма замков без директивы flush.
Этот пункт является ошибкой только для ранних версий OpenMP(до версии 2.5).
При работе с общими переменными предполагается, что каждая нить работает с копией...
tracking img