OpenMPga kirish

Загружено в:

10.08.2023

Скачано:

0

Размер:

973.01953125 KB

Скачать

OpenMP imkoniyatlari

OpenMP (OpenMulti-Processing) C, C++ va Fortran dasturlarini
parallellashtirish uchun ochiq standartdir. Ko'p protsessorli, umumiy
xotira tizimlarida ko'p bosqichli ilovalarni dasturlash uchun
mo'ljallangan kompilyator direktivalari, kutubxona protseduralari va
muhit o'zgaruvchilari to'plamining tavsifini beradi.

OpenMP interfeysi umumiy xotira modelida kengaytiriladigan SMP
tizimlarida (SSMP, ccNUMA va boshqalar) dasturlash uchun standart
sifatida ishlab chiqilgan.

OpenMP standarti kompilyator direktivalari, protseduralari va
o'zgaruvchilari to'plami uchun spetsifikatsiyalarni o'z ichiga oladi.

C, C++ va Fortran dasturlarini parallellashtirish uchun ochiq standart

Yuqori samarali hisoblash (HPC High Performance Computing )
sohasida juda muhim.

Kompilyator qo'llab-quvvatlashini talab qiladi.

Ketma-ket va parallel sohalar bir dasturda.

Inkremental parallelizm(tsikllar).

OpenMP afzalliklari

1. “ Inkrementall parallellashtirish" g'oyasi tufayli
OpenMP o'z hisoblash dasturlarini katta parallel halqalar
bilan tezda parallellashtirishni xohlaydigan ishlab
chiquvchilar uchun idealdir. Ishlab chiquvchi yangi
parallel dastur yaratmaydi, shunchaki ketma- ket dastur
ichiga OpenMP direktivalarini qo'shadi.

2. Shu bilan birga, OpenMP juda moslashuvchan
mexanizm bo'lib , ishlab chiquvchiga parallel dasturning
xatti-harakatlari ustidan katta nazoratni ta'minlaydi.

3. Bitta protsessorli platformadagi OpenMP dasturi
ketma-ket dastur sifatida ishlatilishi mumkin , ya'ni.
ketma-ket va parallel versiyalarni qo'llab-quvvatlashga
hojat yo'q. OpenMP direktivalari ketma-ket kompilyator
tomonidan oddiygina e'tiborga olinmaydi .

OpenMP ning maqsadi

Standartlashtirish :

Umumiy xotiraga ega turli xil
tizimlar/arxitekturalar/platformalar uchun yagona standart.

Etakchi dasturiy ta'minot va apparat sotuvchilari tomonidan
birgalikda kuchaytiriladi .

Qisqalik va ifodalilik:

Unchalik katta bo’lmagan direktivalar va qo'shimcha
elementlarning to'plami.

Foydalanish qulayligi :

Dasturchining ishiga deyarli ta'sir qilmaydigan parallel
dasturlarni yaratishning soddalashtirilgan mexanizmi.

Portativlik :

C/C++ va Fortran tillarida qo'llab-quvvatlanadi .

Bir nechta platformalarda qo'llab-quvvatlanadi ( Unix / Linux
, MacOS , Windows ).

OpenMP tarixi

Fortran kengaytmalari : 90- yillarning boshi

Х3Н5 loyihasi - ANSI standartidagi birinchi urinish : 1994 yil

OpenMP rivojlanishining boshlanishi : 1997 -yil

1.0-2.5- versiyalari (1997 yil oktabr - 2005 yil may) : Birinchi
versiyalarida siklni oqimlar orqali parallellashtirish kiritilgan

3.0-3.1- versiyalari (2008 yil may - 2011 yil iyul) : Mustaqil
vazifalarni qo'llab-quvvatlash va rivojlantirish

4.0 - v ersiya … (2013 -yil iyul) : Siklni vektorlashtirishni qo'llab-
quvvatlash (SIMD), tezlatgichlarni qo'llab-quvvatlash ( target ),
bog'liq vazifalar, o'rnatilgan xatolarni boshqarish
mexanizmlari ( cancel ), maxsus qisqartirishlar, atom
konstruktsiyalarini kengaytirish .

Umumiy xotira modeli

Barcha oqimlar umumiy
umumiy xotiraga kirish
huquqiga ega.

Ma'lumotlar umumiy yoki
shaxsiy bo'lishi mumkin.

Umumiy ma'lumotlar
barcha oqimlar uchun
mavjud.

Shaxsiy ma'lumotlar
faqat bitta oqim egasi
uchun mavjud.

Umumiy ma'lumotlarga
kirish uchun
sinxronlashni talab qiladi
.


Umumiy xotira modelida oqimlar umumiy o'zgaruvchilar
orqali o'zaro ta'sir qiladi. Dasturda bunday
o'zgaruvchilarga ehtiyot siz lik bilan munosabatda bo'lish
poyga xatolariga olib kelishi mumkin ( race condition ).
Buning sababi shundaki, oqim lar parallel ravishda
bajariladi va shunga mos ravishda umumiy
o'zgaruvchilarga kirish ketma-ketligi bir dasturni ishga
tushirishdan boshqasiga farq qilishi mumkin.

Raqobat xatolarini nazorat qilish uchun oqim lar ishi
sinxronlashtirilishi kerak. Buning uchun muhim bo'limlar,
to'siqlar, atom operatsiyalari va qulflar kabi
sinxronizatsiya primitivlari qo'llaniladi. Shuni ta'kidlash
kerakki, sinxronizatsiya dasturdan qo'shimcha
xarajatlarni talab qilishi mumkin va shuning uchun
ma’lumotlarni shunday taqsimlash kerakki,
sinxronizatsiya nuqtalari soni minimal bo’lishi kerak.

OpenMP da dasturlash modeli
OpenMP dasturlash modelida asosiy oqim kerak bo'lganda bo shqa
oqimlarn i yaratadi. Fork-join modelida dasturlash dasturning manba
kodining asosiy joylariga kompilyator direktivalarini kiritish orqali amalga
oshiriladi. Kompilyator ushbu direktivalarni interpretatsiyalaydi va kod
bo'limlarini parallellashtirish uchun dasturning tegishli joylariga kutubxona
qo'ng'iroqlarini kiritadi.

OpenMP dasturlari ning tuzilishi

Dastur ketma-ket kod bo'limlari ( serialcode ) va parallel mintaqalar ( parallel
region ) shaklida taqdim etiladi.

Har bir oqim o’zining ID raqamiga ega .

Asosiy oqim ( master ) 0 -raqam bilan raqamlangan.

Jarayon xotirasi ( heap ) barcha oqimlar uchun umumiydir .

OpenMP oqimlarni dinamik boshqarishni amalga oshiradi ( task parallelism ).

OpenMP ni qachon ishlatish kerak

OpenMP texnologiyasidan qachon foydalanishni bilish undan qanday
foydalanishni bilish kabi muhimdir.

P latforma ko'p protsessor li yoki ko'p yadroli bo’lsa . Agar dastur bitta yadro
yoki protsessorni to'liq iste'mol qilsa, uni OpenMP bilan ko'p tarmoqli qilish
uning ish faoliyatini yaxshilaydi.

Ilova platformalararo bo'lishi kerak . OpenMP o'zaro platformali va keng
qo'llab-quvvatlanadigan API. OpenMP pragma direktivalari yordamida amalga
oshirilganligi sababli , dastur OpenMP standartini qo'llab-quvvatlamaydigan
kompilyator bilan ham kompilyatsiya qilinishi mumkin .

Sikl larni parallel qilish kerak bo’lganda . OpenMP sikllarning parallel
bajarilishini tashkil qilish orqali o'zining to'liq salohiyatini namoyish etadi. Agar
ilovangiz bir biriga bog’liq bo’lmagan uzoq tsikllarga ega bo'lsa, OpenMP ideal
echimdir.

Ilovani ishlab chiqarishdan oldin uning ish faoliyatini tezlashtirish kerak
bo’lganda . OpenMP ilovani qayta arxitektura qilishni talab qilmagani uchun
unumdorlikni oshirish uchun kodingizga kichik o zgarishlar kiritish uchun juda ʻ
yaxshi.

Biroq, OpenMP barcha ka mchilik lar uchun davo emas . Texnologiya birinchi
navbatda yuqori unumli hisoblash tizimlarini ishlab chiquvchilarga qaratilgan
bo'lib, agar kod ko'plab tsikllarni o'z ichiga olsa va umumiy ma'lumotlar
massivlari bilan ishlasa, eng samarali hisoblanadi.

OpenMP asoslari

Sintaksis . Asosan, OpenMP konstruksiyalari kompilyator direktivalaridir.
C/C++ uchun direktivalar quyidagicha:

#pragma omp konstruksiya [shart [shart]...]

OpenMP konstruksiyalari direktival ar bo'lgani uchun ularni tushunmaydigan
kompilyator ularni o'tkazib yuboradi va ketma-ket bo'lsa ham , OpenMP
dasturini yaratadi.

Ko'pincha, OpenMP direktivalari faqat bitta kirish nuqtasi va bitta chiqish
nuqtasi bo'lgan qurilish bloklariga nisbatan qo'llaniladi. Ba’zi bir istisnoli
holatlar mavjud. Bu istisnolar Fortranda STOP operatori va C /C++ da
exit() funksiyasidir.

OpenMP ning asosiy elementlari

OpenMP da parallellashtirish - maxsus direktivalarni kiritish va yordamchi
funktsiyalarni chaqirish orqali amalga oshiriladi .

OpenMPning a sosiy elementlar i :

• oqimlarni yaratish uchun konstruksiyalar ( parallel direktiva si )

• ishni oqimlar o'rtasida taqsimlash uchun konstruktsiyalar ( DO / for va
section direktivalari )

• ma'lumotlar bilan ishlashni boshqarish uchun konstruktsiyalar ( shared va
private ifodalari ),

• oqimlarni sinxronlashtirish uchun konstruktsiyalar ( critical , atom ic va
barrier direktivalari )

• vaqt bilan ishlovchi protseduralar

• atrof-muhit o'zgaruvchilari (masalan, OMP_NUM_THREADS).

Direktivlar va funksiyalar

C/C++ da direktiv formati:

#pragma om p directive -name [ optsiya [ [ , ]
optsiya ] ... ]

Ko'pgina direktivlarning ta'sir hududi bitta operator
yoki blogdir.

OpenMP direktivalarini quyidagi toifalarga bo'lish
mumkin:

parallel hududni aniqlash ;

ishni taqsimlash

sinxronizatsiya .

Har bir direktivada bir nechta qo'shimcha atributlar
bo'lishi mumkin - optsiyalar ( clause ).

Parallel hududlar

Parallel hududlar OpenMP da asosiy tushunchadir . Aynan shu hudud
ko'rsatilgan joyda dastur parallel ravishda bajariladi. Kompilyator
pragma # om p parallel duch kelishi bilanoq , parallel oqimlarni yaratish
bo'yicha ko'rsatmalarni kiritadi.

Parallel mintaqalar uchun yaratilgan oqim lar soni OMP_NUM_THREADS
muhit o'zgaruvchisi orqali boshqariladi va dastur ichidagi funksiya
chaqiruvi orqali ham o'rnatilishi mumkin.

Har bir ishlab chiqarilgan oqim struktura blokidagi kod blokini bajaradi.
Odatiy holatda , oqim lar o'rtasida sinxronizatsiya mavjud emas va
shuning uchun turli xil oqim lar tomonidan ma'lum bir bayonotni bajarish
ketma-ketligi aniqlanmagan.

Kodning parallel bo'limi bajarilgandan so'ng, asosiy oqim dan tashqari
barcha oqimlar tugatiladi va faqat asosiy oqim bajarilishda davom
etadi .

Har bir ip o'zining noyob raqamiga ega bo'lib, u 0 dan (asosiy oqim
uchun) “oqim lar umumiy soni -1” ga qadar o'zgaradi . Oqim
identifikat siya raqamini omp_get_thread_num() funksiyasi yordamida
aniqlash mumkin .

Oqim identifikatorini bilish, oqim larni parallel bajarish maydoni
ichidagi turli s oha larga yo'naltirish mumkin.

$ #pragma omp parallel  {  myid = omp_get_thread_num ();  if ( myid == 0)  do_something ();  else  do_something_else ( myid );  }$ Dasturning bajarilishi

OpenMP kutubxonasi ni #include<omp.h>qo’shish

Kerakli miqdordagi protsessorlarda
bajariladigan faylni ishga tushiring, ya'ni
OMP_NUM_THREADS muhit o zgaruvchisini ʻ
o rnatish orqali
ʻ oqim lar sonini belgilashingiz
mumkin.

eksportOMP_NUM_THREADS =n - Linux uchun .

v oid omp_set_num_threads ( int
num_threads ) – oqimlar sonini belgilash.

Dasturning bajarilishi

OpenMP kutubxonasi ni #include<omp.h>qo’shish

Kerakli miqdordagi protsessorlarda
bajariladigan faylni ishga tushiring, ya'ni
OMP_NUM_THREADS muhit o zgaruvchisini ʻ
o rnatish orqali
ʻ oqim lar sonini belgilashingiz
mumkin.

eksportOMP_NUM_THREADS =n - Linux uchun .

v oid omp_set_num_threads ( int
num_threads ) – oqimlar sonini belgilash.

Vaqtni o'lchash

Omp_get_wtime () tizim taymer funksiyasi chaqiruvchi
oqim da o'tmishdagi bir nuqtadan beri o'tgan astronomik
vaqtni soniyalarda (ikki aniqlikdagi haqiqiy raqam) qaytaradi.

d ouble omp_get_wtime ( void );

Malumot nuqtasi sifatida ishlatiladigan vaqt nuqtasi
jarayonning amal qilish muddati davomida o'zgarmaydi. Turli
oqimlarning taymerlari sinxronlashtirilmagan va turli
qiymatlarni ishlab chiqarishi mumkin.

Optsiya(qo’shimchalar)
If(shart)
num_threads(butun son)
default(shared none)│
private(ro’yxat)
firstprivate(ro’yxat)
shared(ro’yxat)
copyin(ro’yxat)
reduction(operator:ro’yxat) Parallel direktivasi optsiyalari

Parallellashtirishda yo’l qo’yilishi mumkin bo’lgan xatolar

1. openmp yo’qligi .

Agar kompilyator sozlamalarida OpenMP qo'llab-quvvatlash yoqilmagan bo'lsa ,
OpenMP direktivalari e'tiborga olinmaydi . Kompilyator xato yoki hatto
ogohlantirish bermaydi, kod dasturchi kutganidek bajarilmaydi .
2. Parallel so’zi tushib qolishi .
Kod direktivalarini noto'g'ri yozish.
Noto'g'ri :
Kod parchasi muvaffaqiyatli
kompilyatsiya qilinadi, lekin #
pragma omp for direktivasi
kompilyator tomonidan e'tiborga
olinmaydi. Shunday qilib, tsikl
faqat bitta ip tomonidan bajariladi
va buni aniqlash juda qiyin. To'g'ri :


5. Ortiqcha parallellashtirish

#pragma omp parallel direktivasini ishlatishda ehtiyotkor
bo’lish lozim.
Noto’g’ri To’g’ri
myFunc funksiyasi 20 marta
chaqiriladi myFunc funksiyasi 10 marta
chaqiriladi

OpenMPga kirish

OpenMP imkoniyatlari  OpenMP (OpenMulti-Processing) C, C++ va Fortran dasturlarini parallellashtirish uchun ochiq standartdir. Ko'p protsessorli, umumiy xotira tizimlarida ko'p bosqichli ilovalarni dasturlash uchun mo'ljallangan kompilyator direktivalari, kutubxona protseduralari va muhit o'zgaruvchilari to'plamining tavsifini beradi.  OpenMP interfeysi umumiy xotira modelida kengaytiriladigan SMP tizimlarida (SSMP, ccNUMA va boshqalar) dasturlash uchun standart sifatida ishlab chiqilgan.  OpenMP standarti kompilyator direktivalari, protseduralari va o'zgaruvchilari to'plami uchun spetsifikatsiyalarni o'z ichiga oladi.  C, C++ va Fortran dasturlarini parallellashtirish uchun ochiq standart  Yuqori samarali hisoblash (HPC High Performance Computing ) sohasida juda muhim.  Kompilyator qo'llab-quvvatlashini talab qiladi.  Ketma-ket va parallel sohalar bir dasturda.  Inkremental parallelizm(tsikllar).

OpenMP afzalliklari  1. “ Inkrementall parallellashtirish" g'oyasi tufayli OpenMP o'z hisoblash dasturlarini katta parallel halqalar bilan tezda parallellashtirishni xohlaydigan ishlab chiquvchilar uchun idealdir. Ishlab chiquvchi yangi parallel dastur yaratmaydi, shunchaki ketma- ket dastur ichiga OpenMP direktivalarini qo'shadi.  2. Shu bilan birga, OpenMP juda moslashuvchan mexanizm bo'lib , ishlab chiquvchiga parallel dasturning xatti-harakatlari ustidan katta nazoratni ta'minlaydi.  3. Bitta protsessorli platformadagi OpenMP dasturi ketma-ket dastur sifatida ishlatilishi mumkin , ya'ni. ketma-ket va parallel versiyalarni qo'llab-quvvatlashga hojat yo'q. OpenMP direktivalari ketma-ket kompilyator tomonidan oddiygina e'tiborga olinmaydi .

OpenMP ning maqsadi  Standartlashtirish :  Umumiy xotiraga ega turli xil tizimlar/arxitekturalar/platformalar uchun yagona standart.  Etakchi dasturiy ta'minot va apparat sotuvchilari tomonidan birgalikda kuchaytiriladi .  Qisqalik va ifodalilik:  Unchalik katta bo’lmagan direktivalar va qo'shimcha elementlarning to'plami.  Foydalanish qulayligi :  Dasturchining ishiga deyarli ta'sir qilmaydigan parallel dasturlarni yaratishning soddalashtirilgan mexanizmi.  Portativlik :  C/C++ va Fortran tillarida qo'llab-quvvatlanadi .  Bir nechta platformalarda qo'llab-quvvatlanadi ( Unix / Linux , MacOS , Windows ).

OpenMP tarixi  Fortran kengaytmalari : 90- yillarning boshi  Х3Н5 loyihasi - ANSI standartidagi birinchi urinish : 1994 yil  OpenMP rivojlanishining boshlanishi : 1997 -yil  1.0-2.5- versiyalari (1997 yil oktabr - 2005 yil may) : Birinchi versiyalarida siklni oqimlar orqali parallellashtirish kiritilgan  3.0-3.1- versiyalari (2008 yil may - 2011 yil iyul) : Mustaqil vazifalarni qo'llab-quvvatlash va rivojlantirish  4.0 - v ersiya … (2013 -yil iyul) : Siklni vektorlashtirishni qo'llab- quvvatlash (SIMD), tezlatgichlarni qo'llab-quvvatlash ( target ), bog'liq vazifalar, o'rnatilgan xatolarni boshqarish mexanizmlari ( cancel ), maxsus qisqartirishlar, atom konstruktsiyalarini kengaytirish .

OpenMPga kirish

10.08.2023

0

973.01953125 KB

Похожие