openmp的性能

Question

我正在测试openmp的性能，但我发现一些奇怪的结果，这是我的测试代码：

void test()
{
int a = 0;
clock_t t1 = clock();
int length =50000;
double *t3 = new double[length]();
double *t4 = new double[length]();
for (int i = 0; i <8000; i++)
{
for (int j = 0; j < length; j++)
    {
        t3[j] = t3[j] + t4[j];
    }
}
clock_t t2 = clock();
printf("Time = %d  %d\n", t2 - t1,omp_get_thread_num());
delete[] t3;
delete[] t4;
}

int main()
{
clock_t t1 = clock();
printf("In parallel region：\n");
#pragma omp parallel for
for (int j = 0; j < 8; j++)
{

    test(); 
}

clock_t t2 = clock();
printf("Total time = %d\n", t2 - t1);
printf("In sequential region：\n");
test();
printf("\n");

}

当我分别设置length=50000或length=100000或length=150000时，结果如图：

很奇怪

• 经过的时间不是一条直线（length=150000的经过时间几乎是length=50000的5倍），而计算量是一条直线。
• 同样奇怪的是，当length=150000 时，并行区域中测试函数的运行时间不等于顺序区域中测试函数的运行时间。

我的cpu是intel Core i5-4590（4核），平台是vs2013，win8

非常希望有人能告诉我原因以及如何解决这个问题以提高openmp的性能，非常感谢。

Answer 1

这里没有什么奇怪的。您的代码是 memory bound，从 length=50000 到更长的数组时速度变慢是由于数据不再能够放入 CPU 的最后一级缓存。

• length=50000：数据大小为 4 个线程 x 2 个数组 x 50000 个元素 x 每个元素 8 个字节 = 3.05 MiB i5-4590 为 6 MiB）
• length=100000：数据大小为 6.10 MiB > L3 缓存大小
• length=150000：数据大小为 9.16 MiB > L3 缓存大小

在第二种情况下，数组只是略大于 CPU 缓存，因此时间差仅比 2x 大一点。在第三种情况下，一半的数组数据无法放入缓存中，必须从主内存流入和流入。

仅从主线程调用该函数时，使用的内存是并行区域中使用的内存的 1/4，并且数组完全适合所有三种不同长度的 L3 缓存。

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