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私はPthreadでEratosthenesプログラムの並列篩を実装しようとしています。私は私のコーディングを終了し、プログラムが正常に動作し、期待通りに処理されます。つまり、複数のスレッドを使用すると、計算時間はシーケンシャルプログラム（1スレッドのみ使用）よりも少なくなります。しかし、私が何回余分なスレッドを使用しても、計算時間は基本的に同じになります。例えば、私が1から10億の計算をすると、逐次プログラムは約21秒を使用し、2スレッドの並列プログラムは約14秒を使用しました。しかし、私が試したように3,4,5,10,20,50のスレッドを使用すると、常に約14秒かかります。私はこの問題の原因と解決方法を知りたい。私のコードは以下の通りです：エラトステネスのふるいPthreadの実装：スレッド番号は計算時間に影響しません
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
//The group of arguments passed to thread
struct thrd_data{
long id;
long start;
long end; /* the sub-range is from start to end */
};
typedef struct {
pthread_mutex_t count_lock; /* mutex semaphore for the barrier */
pthread_cond_t ok_to_proceed; /* condition variable for leaving */
long count; /* count of the number of threads who have arrived */
} mylib_barrier_t;
//global variable
bool *GlobalList;//The list of nature number
long Num_Threads;
mylib_barrier_t barrier;/* barrier */
void mylib_barrier_init(mylib_barrier_t *b)
{
b -> count = 0;
pthread_mutex_init(&(b -> count_lock), NULL);
pthread_cond_init(&(b -> ok_to_proceed), NULL);
}
void mylib_barrier(mylib_barrier_t *b, long id)
{
pthread_mutex_lock(&(b -> count_lock));
b -> count ++;
if (b -> count == Num_Threads)
{
b -> count = 0; /* must be reset for future re-use */
pthread_cond_broadcast(&(b -> ok_to_proceed));
}
else
{
while (pthread_cond_wait(&(b -> ok_to_proceed), &(b -> count_lock)) != 0);
}
pthread_mutex_unlock(&(b -> count_lock));
}
void mylib_barrier_destroy(mylib_barrier_t *b)
{
pthread_mutex_destroy(&(b -> count_lock));
pthread_cond_destroy(&(b -> ok_to_proceed));
}
void *DoSieve(void *thrd_arg)
{
struct thrd_data *t_data;
long i,start, end;
long k=2;//The current prime number in first loop
long myid;
/* Initialize my part of the global array */
t_data = (struct thrd_data *) thrd_arg;
myid = t_data->id;
start = t_data->start;
end = t_data->end;
printf ("Thread %ld doing look-up from %ld to %ld\n", myid,start,end);
//First loop: find all prime numbers that's less than sqrt(n)
while (k*k<=end)
{
int flag;
if(k*k>=start)
flag=0;
else
flag=1;
//Second loop: mark all multiples of current prime number
for (i = !flag? k*k-1:start+k-start%k-1; i <= end; i += k)
GlobalList[i] = 1;
i=k;
//wait for other threads to finish the second loop for current prime number
mylib_barrier(&barrier,myid);
//find next prime number that's greater than current one
while (GlobalList[i] == 1)
i++;
k = i+1;
}
//decrement the counter of threads before exit
pthread_mutex_lock (&barrier.count_lock);
Num_Threads--;
if (barrier.count == Num_Threads)
{
barrier.count = 0; /* must be reset for future re-use */
pthread_cond_broadcast(&(barrier.ok_to_proceed));
}
pthread_mutex_unlock (&barrier.count_lock);
pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
long i, n,n_threads;
long k, nq, nr;
FILE *results;
struct thrd_data *t_arg;
pthread_t *thread_id;
pthread_attr_t attr;
/* Pthreads setup: initialize barrier and explicitly create
threads in a joinable state (for portability) */
mylib_barrier_init(&barrier);
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
/* ask to enter n and n_threads from the user */
printf ("enter the range n = ");
scanf ("%ld", &n);
printf ("enter the number of threads n_threads = ");
scanf ("%ld", &n_threads);
time_t start = time(0);//set initial time
//Initialize global list
GlobalList=(bool *)malloc(sizeof(bool)*n);
for(i=0;i<n;i++)
GlobalList[i]=0;
/* create arrays of thread ids and thread args */
thread_id = (pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t)*n_threads);
t_arg = (struct thrd_data *)malloc(sizeof(struct thrd_data)*n_threads);
/* distribute load and create threads for computation */
nq = n/n_threads;
nr = n % n_threads;
k = 1;
Num_Threads=n_threads;
for (i=0; i<n_threads; i++){
t_arg[i].id = i;
t_arg[i].start = k;
if (i < nr)
k = k + nq + 1;
else
k = k + nq;
t_arg[i].end = k-1;
pthread_create(&thread_id[i], &attr, DoSieve, (void *) &t_arg[i]);
}
/* Wait for all threads to complete then print all prime numbers */
for (i=0; i<n_threads; i++) {
pthread_join(thread_id[i], NULL);
}
int j=1;
//Get the spent time for the computation works by all participanting threads
time_t stop = time(0);
printf("Time to do everything except print = %lu seconds\n", (unsigned long) (stop-start));
//print the result of prime numbers
printf("The prime numbers are listed below:\n");
for (i = 1; i < n; i++)
{
if (GlobalList[i] == 0)
{
printf("%ld ", i + 1);
j++;
}
if (j% 15 == 0)
printf("\n");
}
printf("\n");
// Clean up and exit
free(GlobalList);
pthread_attr_destroy(&attr);
mylib_barrier_destroy(&barrier); // destroy barrier object
pthread_exit (NULL);
}
@EOF私のプログラムの唯一の共有変数はグローバル配列ですが、各スレッドは指定された部分範囲を計算するだけで、他の部分範囲とは重複しないため、並行処理の問題は発生しません。あなたは懸念している。 – Ivan
@EOF詳細を説明できますか？私は、あなたが懸念している状況につながる可能性があるとは思わない。 – Ivan
ミューテックスがどのようなデータを保護すると予想されているかを文書化しておくと役に立ちます。また、視差のある仕事に共通する可能性のある問題は、すでに除外されていますか？ –