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モンテカルロアルゴリズムのマルチスレッド版を実装しようとしています。pthreadsによる実際のアクセラレーションがありません
#define _POSIX_C_SOURCE 200112L
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <semaphore.h>
#include <errno.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#define MAX_THREADS 12
#define MAX_DOTS 10000000
double sum = 0.0;
sem_t sem;
void reset() {
sum = 0.0;
}
void* check_dot(void* _iterations) {
int* iterations = (int*)_iterations;
for(int i = 0; i < *iterations; ++i) {
double x = (double)(rand() % 314)/100;
double y = (double)(rand() % 100)/100;
if(y <= sin(x)) {
sem_wait(&sem);
sum += x * y;
sem_post(&sem);
}
}
return NULL;
}
void* check_dots_advanced(void* _iterations) {
int* iterations = (int*)_iterations;
double* res = (double*)malloc(sizeof(double));
for(int i = 0; i < *iterations; ++i) {
double x = (double)(rand() % 314)/100;
double y = (double)(rand() % 100)/100;
if(y <= sin(x)) *res += x * y;
}
pthread_exit((void*)res);
}
double run(int threads_num, bool advanced) {
if(!advanced) sem_init(&sem, 0, 1);
struct timespec begin, end;
double elapsed;
pthread_t threads[threads_num];
int iters = MAX_DOTS/threads_num;
for(int i = 0; i < threads_num; ++i) {
if(!advanced) pthread_create(&threads[i], NULL, &check_dot, (void*)&iters);
else pthread_create(&threads[i], NULL, &check_dots_advanced, (void*)&iters);
}
if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &begin) == -1) {
perror("Unable to get time");
exit(-1);
}
for(int i = 0; i < threads_num; ++i) {
if(!advanced) pthread_join(threads[i], NULL);
else {
void* tmp;
pthread_join(threads[i], &tmp);
sum += *((double*)tmp);
free(tmp);
}
}
if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end) == -1) {
perror("Unable to get time");
exit(-1);
}
if(!advanced) sem_destroy(&sem);
elapsed = end.tv_sec - begin.tv_sec;
elapsed += (end.tv_nsec - begin.tv_nsec)/1000000000.0;
return elapsed;
}
int main(int argc, char** argv) {
bool advanced = false;
char* filename = NULL;
for(int i = 1; i < argc; ++i) {
if(strcmp(argv[i], "-o") == 0 && argc > i + 1) {
filename = argv[i + 1];
++i;
}
else if(strcmp(argv[i], "-a") == 0 || strcmp(argv[i], "--advanced") == 0) {
advanced = true;
}
}
if(!filename) {
fprintf(stderr, "You should provide the name of the output file.\n");
exit(-1);
}
FILE* fd = fopen(filename, "w");
if(!fd) {
perror("Unable to open file");
exit(-1);
}
srand(time(NULL));
double worst_time = run(1, advanced);
double result = (3.14/MAX_DOTS) * sum;
reset();
fprintf(fd, "Result: %f\n", result);
for(int i = 2; i <= MAX_THREADS; ++i) {
double time = run(i, advanced);
double accel = time/worst_time;
fprintf(fd, "%d:%f\n", i, accel);
reset();
}
fclose(fd);
return 0;
}
しかし、私は、スレッドの数を増やすことで任意の実際の加速を参照することはできません（と、私が使用しています何check_dot（）関数は関係ありません）：ここに私のコードです。私はインテルCore i7-3517uで私のラップトップ上でこのコードを実行しようとした（lscpuが、それは4つの独立したCPUを持っていることを言います）とスレッドの数は実際に私のプログラムの実行時間に影響を与えないように見えます：
Number of threads: 1, working time: 0.847277 s
Number of threads: 2, working time: 3.133838 s
Number of threads: 3, working time: 2.331216 s
Number of threads: 4, working time: 3.011819 s
Number of threads: 5, working time: 3.086003 s
Number of threads: 6, working time: 3.118296 s
Number of threads: 7, working time: 3.058180 s
Number of threads: 8, working time: 3.114867 s
Number of threads: 9, working time: 3.179515 s
Number of threads: 10, working time: 3.025266 s
Number of threads: 11, working time: 3.142141 s
Number of threads: 12, working time: 3.064318 s
私は、少なくとも4つの最初の値（より多くのスレッドがより少ない実行時間で動作している）の実行時間と作業スレッドの数の間に線形依存関係があるはずですが、ここではかなり等しい時間値。それは私のコードで本当の問題か、あまりにも厳しいですか？
マルチスレッドは非常に高価です。並行処理が利益をコストより上回る程度まで処理をスピードアップできると信じる深いアルゴリズム的および数学的理由があれば、それは価値があります。 –
コアi7-3517uはデュアルコア（ハイパースレッディング付き）です。つまり、2つのスレッドでは2つのコアがビジー状態になり、4つのスレッドではコアのリソースを共有する「コアあたり2つのスレッド」が得られます。 4つ以上のスレッドの場合、それは時間の純粋な無駄です（スレッドスイッチングオーバーヘッドだけです）。 – Brendan
@ EOF、なぜ 'sum'へのアクセスが非同期であるのか説明していただければ幸いです。私はここでセマフォを使うのですか？ – kasom