OpenMP task construct实现原理源码分析


本篇内容主要讲解“OpenMPtaskconstruct实现原理源码分析”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“OpenMPtaskconstruct实现原理源码分析”吧!在本小节当中主要给大家分析一下编译器将 openmp 的 task construct 编译成什么样子,下面是一个 OpenMP 的 task 程序例子:首先先捋一下整个程序被编译之后的执行流程,经过前面的文章的学习,我们已经知道了并行域当中的代码会被编译器编译成一个函数,关于这一点我们已经在前面的很多文章当中已经讨论过了,就不再进行复述。事实上 task construct 和 parallel construct 一样,task construct 也会被编译成一个函数,同样的这个函数也会被作为一个参数传递给 OpenMP 内部,被传递的这个函数可能被立即执行,也可能在函数 GOMP_parallel_end 被调用后,在到达同步点之前执行被执行(线程在到达并行域的同步点之前需要保证所有的任务都被执行完成)。整个过程大致如下图所示:上面的 OpenMP task 程序对应的反汇编程序免费云主机域名如下所示:从上面程序反汇编的结果我们可以知道,在主函数当中仍然和之前一样在并行域前后分别调用了 GOMP_parallel_start 和 GOMP_parallel_end,然后在两个函数之间调用并行域的代码 main._omp_fn.0 ,并行域当中的代码被编译成函数 main._omp_fn.0 ,从上面的汇编代码我们可以看到在函数 main._omp_fn.0 调用了函数 GOMP_task ,这个函数的函数声明如下所示:在这里我们重要解释一下部分参数,首先我们需要了解的是在 x86 当中的函数调用规约:根据上面的寄存器和参数的对应关系,在上面的汇编代码当中已经标注了对应的参数。在这些参数当中最重要的一个参数就是第一个函数指针,对应的汇编语句为 mov $0x400915,%edi,可以看到的是传入的函数的地址为 0x400915,根据上面的汇编程序可以知道这个地址对应的函数就是 main._omp_fn.1,这其实就是 task 区域之间被编译之后的对应的函数,从上面的 main._omp_fn.1 汇编程序当中也可以看出来调用了函数 omp_get_thread_num,这和前面的 task 区域当中代码是相对应的。现在我们来解释一下其他的几个参数:fn,task 区域被编译之后的函数地址。data,函数 fn 的参数。cpyfn,参数拷贝函数,一般是 NULL,有时候需要 task 当中的数据不能是共享的,需要时私有的,这个时候可能就需要数据拷贝函数,如果有数据需要及进行拷贝而且这个参数还为 NULL 的话,那么在 OpenMP 内部就会使用 memcpy 进行内存拷贝。arg_size,参数的大小。arg_align,参数多少字节对齐。if_clause,if 子句当中的比较结果,如果没有 if 字句的话就是 true 。flags,用于表示 task construct 的特征或者属性,比如是否是最终任务。我们现在使用另外一个例子,来看看参数传递的变化。上面的程序被编译之后对应的汇编程序如下所示:在上面的函数当中我们将 data 一个 4 字节的数据作为线程私有数据,可以看到给函数 GOMP_task 传递的参数参数的大小以及参数的内存对齐大小都发生来变化,从原来的 0 变成了 4,这因为 int 类型数据占 4 个字节。在本小节当中主要谈论在 OpenMP 内部是如何实现 task 的,关于这一部分内容设计的内容还是比较庞杂,首先需要了解的是在 OpenMP 当中使用 task construct 的被称作显示任务(explicit task),这种任务在 OpenMP 当中会有两个任务队列(双向循环队列),将所有的任务都保存在这样一张列表当中,整体结构如下图所示:在上图当中由同一个线程创建的任务为 child_task,他们之间使用 next_child 和 prev_child 两个指针进行连接,不同线程创建的任务之间可以使用 next_queue 和 prev_queue 两个指针进行连接。任务的结构体描述如下所示:在了解完上面的数据结构之后我们来看一下前面的给 OpenMP 内部提交任务的函数 GOMP_task,其源代码如下所示:对于上述所讨论的内容大家只需要了解相关的整体流程即可,细节除非你是 openmp 的开发人员,否则事实上没有多大用,大家只需要了解大致过程即可,帮助你进一步深入理解 OpenMP 内部的运行机制。但是需要了解的是上面的整个过程还只是将任务提交到 OpenMP 内部的任务队列当中,还没有执行,我们在前面谈到过在线程执行完并行域的代码会执行函数 GOMP_parallel_end 在这个函数内部还会调用其他函数,最终会调用函数 gomp_barrier_handle_tasks 将内部的所有的任务执行完成。到此,相信大家对“OpenMPtaskconstruct实现原理源码分析”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是百云主机网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

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