微軟用戶-(存儲版)
【正文】 安排一個飯局時候的不同任務(wù)： ?對多個侍者的安排： ? 每個桌子安排一個侍者。 ?舉例 : 圖書館 ?一個顧客借了一本書 ?其他人必須等著書被還回來 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 32 互斥與同步 ? 柵障同步 ?如果多個線程在繼續(xù)向下執(zhí)行前，需要完成各自任務(wù)并達到某個新起點，則在此點設(shè)置柵障 ?是用來確保在柵障之前代碼段做的修改在線程要越過柵障繼續(xù)執(zhí)行前全部完成。 – 創(chuàng)建進程時，要求它申請所需的全部資源。 ? (3)當(dāng)銀行家現(xiàn)有的資金不能滿足顧客尚需的貸款數(shù)額時 ,對顧客的貸款可推遲支付 ,但總能使顧客在有限的時間里得到貸款 。 V(mutex)。 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 39 互斥與同步 ? 同步原語 ?信號量 ?信號量用于同步 ? 生產(chǎn)者 消費者問題（緩沖區(qū)為空，消費者不能再消費，緩沖區(qū)為滿，生產(chǎn)者不能再生產(chǎn)） – 一個生產(chǎn)者，一個消費者，公用一個緩沖區(qū) – 一個生產(chǎn)者，一個消費者，公用 n個環(huán)形緩沖區(qū) – 多個生產(chǎn)者，多個消費者，公用 n個環(huán)形緩沖區(qū) ? 桌上有一空盤，允許存放一只水果。 sum=sun+1。 41 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 42 進程、線程和并行程序設(shè)計 ? 內(nèi)容 ?進程的概念 ?什么是線程 ?線程的設(shè)計 ?互斥與同步 ?并行程序設(shè)計的常見問題 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 43 并行程序設(shè)計的常見問題 ? 更多的線程意味著更高的性能嗎？ Pentium D *205101520251 2 4 8 10 20 50 線程數(shù)秒Pentium Dualcore 2160 *205101520251 2 4 8 10 20 50線程數(shù)秒Xeon 5110 *2 *2 051015202530351 2 4 8 10 20 50線程數(shù)秒Xeon E5310 *4 *20510152025301 2 4 8 10 20 50線程數(shù)秒 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 44 并行程序設(shè)計的常見問題 ? 更多的線程意味著更高的性能嗎？ ?原因 : ?線程啟動和終止的代價掩蓋了有用的工作 ?共享固有硬件資源的開銷 ? 頻繁切換進程或線程容易引起 Cache顛簸 ? 切換線程本身有代價 ?有用的嘗試 ?運行的線程數(shù)量最好低于等于硬件線程數(shù) ?用 OpenMP來做工作 ?使用線程池 ?任務(wù)竊取 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 45 并行程序設(shè)計的常見問題 ? 競爭激烈的鎖 ?優(yōu)先級倒置 ?如果不是資源搶占式優(yōu)先級，則有可能一個低優(yōu)先級的線程占用了鎖，而高優(yōu)先級的線程等待并可能錯過臨界期限。 ?不要重用 A ? 可以利用加值的版本號等方法來解決 ?Cache行乒乓效應(yīng) ?由于 cache行沒有鎖，所以多核線程使用同一行的話會引起強烈顛簸 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 48 并行程序設(shè)計的常見問題 ? 非阻塞算法 ?內(nèi)存回收問題 ?比如 C語言的一個線程在回收一個指針的時候不知道是否有別的線程在用（因為沒有鎖） ?一些建議 ?直接使用原子增和原子減一般來說是安全的 ?對鏈狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造非阻塞算法要使用公認正確的算法 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué) 并行程序設(shè)計的常見問題 ? 可重入函數(shù) ? 一個函數(shù)可能會被多個執(zhí)行流并發(fā)訪問，因此該函數(shù)需要是可重入的。index++) buffer[index]=toupper(string[index])。 return out_str。index++) out_str[index]=toupper(in_str[index])。 for(index=0。 return v+1。 ?事件存在兩種狀態(tài)： ? 激發(fā)狀態(tài) (signaled or true) ? 未激發(fā)狀態(tài) (unsignal or false) ?事件可分為兩類： ? 人工重置：這種對象只能用程序來手動設(shè)置，在需要該事件或者事件發(fā)生時，采用 SetEvent及ResetEvent來進行設(shè)置。 ? Release()或 unlock(): 以原子狀態(tài)改變鎖狀態(tài)從“上鎖”到“開鎖”。 Wakeup(P)。 ? V: Verhogen，意味著增加 – V操作對信號量的值加 1，并喚醒那些等待的進線程 ?信號量的物理含義 ? 當(dāng)信號量 0時，表示有 ? 當(dāng)信號量 =0時，表示所有資源被用，但無線程等待 ? 當(dāng)信號量 0時，表示所有資源被用，且還有||個線程在等待資源P(mutex)。進程P3總共需要 4個資源 ,第一次請求 2個， 1）這樣請求后，系統(tǒng)安全嗎？ 2）如果接著 P1第二次申請 1個，能給它嗎？ ?銀行家算法 ? (1)當(dāng)一個顧客對資金的最大需求量不超過銀行家現(xiàn)有的資金時就可接納該顧客 。但一般來說“互斥”條件是無法破壞的。 x=t+1 隱含的數(shù)據(jù)競爭 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計 Southeast University 東 南 大 學(xué)
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