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ScalaMP ---- 模仿 OpenMp 的一个简单并行计算框架

本框架实现了最 基本的并行代码块和并行循环两个功能。 接下来会介绍框架的接口设计和具体的技术实现细节。...Critical代表临界区，需要同步的代码就放到critical函数里面。 第二个是并行代码块的接口： ?     ...对应参数和parallel_for一样，只是代码块的并行接口比for版本简单，因为就是对代码块的并行。 3.2技术实现细节 实现上主要是借助了Scala 和 Akka。...当ScalaMp对象被创建的时候，会在内部创建一个ActorSystem，可以看成是一个线程环境，然后在 环境中创建一个管理者actor，然后该actor会创建100个工人actor，并对它们进行管理，...所以临界区内的代码其实是 被封装成了一个函数，然后由每个工人actor发送给管理者，管理者一条一条的处理来自工人actor的 临界区函数，也就是相当于同步执行了临界区的代码，也就是说其实临界区的代码并不由每个

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ScalaMP ---- 模仿 OpenMp 的一个简单并行计算框架

本框架实现了最基本的并行代码块和并行循环两个功能。 接下来会介绍框架的接口设计和具体的技术实现细节。...Critical代表临界区， 需要同步的代码就放到critical函数里面。...第二个是并行代码块的接口： 115828_HAcH_1164813.png 对应参数和parallel_for一样，只是代码块的并行接口比for版本简单，因为就是对 代码块的并行。...，会在内部创建一个ActorSystem，可以看成是一个线程 环境，然后在环境中创建一个管理者actor，然后该actor会创建100个工人actor，并对它们 进行管理，可以看成是线程池。...所以临界区内的代码其实是被封装成了一个函数，然后由每个工人actor发送给管理者，管理者 一条一条的处理来自工人actor的临界区函数，也就是相当于同步执行了临界区的代码，也就是 说其实临界区的代码并不由每个工人

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【OpenMP学习笔记】编译制导指令

前言 OpenMP通过在串行程序中插入编译制导指令, 来实现并行化, 支持OpenMP的编译器可以识别, 处理这些指令并实现对应的功能....开始时每个线程会分配到较大的迭代块, 之后分配到的迭代块的大小会逐渐递减...., 但是在打印时是以串行顺序的形式打印. critical 临界区(critical), 临界区保证在任意一个时间段内只有一个线程执行该区域中的代码, 一个线程要进入临界区必须要等待临界区处于空闲状态,...下面是语法形式 #pragma omp critical [(name)] structured block 其中name是为临界区指定的一个名字...., 即不会被多个线程同时更新, 但是不会保证func函数的执行是原子的, 即多个线程可以同时执行func函数, 如果要使func的执行也是原子的, 可以使用临界区. locks 互斥锁, 提供了一个更底层的机制来处理同步的问题

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OpenMP并行编程简介

在这学期的并行计算课程中，老师讲了OpenMP,MPI，CUDA这3种并行计算编程模型，我打算把相关的知识点记录下来，便于以后用到的时候查阅。 ?...在OpenMP中，线程的并行化是由编程人员控制的，不是自动编程模型，而是外部变成模型。 OpenMP采用Fork-Join并行执行模型。...当所有并行线程完成代码的执行后，它们或被同步或被中断，最后只剩下主线程在执行。 那么并行代码块是如何创建的呢？...在OpenMP中，通过编译制导语句（即像#pragma开头的语句）来构造并行域，在原本的串行代码中，在可并行代码块周围添加编译制导语句并修改相应的代码，就可以完成并行的功能。...: 同步并行线程，让线程等待，直到所有的线程都执行到该行 #pragma omp section: 将并行块内部的代码划分给线程组中的各个线程，一般会在内部嵌套几个独立的section语句，可以使用nowait

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编译过程中的并行性优化（二）：基本块与全局代码调度算法

我的GIS/CS学习笔记：https://github.com/yunwei37/ZJU-CS-GIS-ClassNotes 上一篇：编译过程中的并行性优化...对于一个由机器指令组成的基本块中的指令进行调度以获取最优解，这个时间复杂度是NP完全的。但在实践中，由于基本块之间的高度约束的运算较少，因此用简单的调度算法是可行的。这里介绍一个列表调度的算法。...对于可能的全局代码移动方式，可以总结如下： 在控制等价的基本块之间移动指令最简单且性价比最高； 在沿着控制流路径向上（向下）的代码移动中，如果源基本块不反向支配（支配）目标基本块，可能需要执行额外的运算...； 在沿着控制流路径向上（向下）的代码移动中，如果目标基本块不支配（反向支配）源基本块，就可能需要补偿一些相应的代码； 如果在沿着控制流路径向上（向下）的代码移动中，源和目的基本块之中既不支配，也不反向支配...伪代码： 循环展开： 在代码调度前少量地展开循环可以增加代码移动的可能性，进而增加并行性，如下所示： 相邻压缩： 在基于区域的调度后可以再跟一个简单的代码处理过程，在这个过程中检查各对相邻的连续执行的基本块是否有运算可以在他们之间上移或下移

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OpenMP 并行编程初探

引言 在当今多核处理器的时代，利用并行计算的能力以最大化性能已成为程序员的重要任务之一。OpenMP 是一种并行编程模型，可以让我们更容易地编写多线程程序。...本文将深入浅出地探讨 OpenMP 的工作原理、基本语法和实际应用。 一、OpenMP 简介 OpenMP（Open Multi-Processing）是一种支持多平台共享内存并行编程的 API。...可移植性：OpenMP 支持多种编程语言和操作系统。 灵活性：可以逐步地并行化代码，并控制线程的数量和行为。...二、基本语法和指令 2.1 并行化代码块 使用 #pragma omp parallel 指令并行化代码块： #pragma omp parallel { // 并行执行的代码 } 2.2 循环并行化...通过简单的指令和库函数，即使是对多线程编程不太熟悉的开发人员也能快速地实现并行计算。 同时，OpenMP 的可移植性和灵活性也使其成为跨平台并行开发的理想选择。

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大数据并行计算利器之MPIOpenMP

1 背景 图像连通域标记算法是从一幅栅格图像（通常为二值图像）中，将互相邻接（4邻接或8邻接）的具有非背景值的像素集合提取出来，为不同的连通域填入数字标记，并且统计连通域的数目。...目前在集群计算领域广泛使用MPI来进行并行化，在单机领域广泛使用OpenMP进行化，本文针对基于等价对的二值图像连通域标记算法的进行了并行化设计，利用不同的并行编程模型分别实现了不同的并行算法，并通过实验对利用不同并行编程模型所实现的连通域标记算法进行了性能对比分析...3 并行化策略 3.1 数据划分并行策略 二次扫描的串行算法中，非直接相邻的各像元数据之间是无关的，将图像分割为数据块后，对于各个数据块之间的主体运算也是独立无关的，可并行性较高，因此可通过对图像进行分块来加快计算时间...3.2 并行算法步骤 a）各个进程分别使用串行算法计算 ? b）各个进程将各块的标记值唯一化 ? c）生成等价对数组 ?...4 程序实现 并行算法详细流程图。 ? MPI版本和OpenMP版本的并行算法。 ?

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Java并发学习笔记（一）

-业务需求 -性能 并行和并发 并行：两条线程一起跑 (多核) 并发：两条线程交替跑 (单核) 临界区 表示一种公共资源或者说是共享数据，可以被多个线程使用。...但是每一次，只有一个线程使用它，一旦临界区资源被占用，其他线程想要使用这个资源，就必须等待； 阻塞和非阻塞 阻塞和非阻塞通常用来形容多线程间的相互影响；比如一个线程占用了临界区资源，那么其他所有需要这个资源的线程就必须在这个临界区中进行等待...，等待会导致线程挂起，这种情况就是阻塞；此时，如果占用资源的线程一直不愿意释放资源，那么其他阻塞在这个临界区上的线程都不能工作； 非阻塞允许多个线程同时进入临界区； 死锁、饥饿和活锁 死锁：指两个或两个以上的进程...（或线程）在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。...并发级别： -阻塞 当一个线程进入临界区后，其他线程必须等待 以下三种统称非阻塞 -无障碍 无障碍是一种最弱的非阻塞调度；自由出入临界区；无竞争时，有限步内完成操作，有竞争时回滚数据； -无锁 必须是无障碍的

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Java并发编程的艺术，解读并发编程的优缺点

线程安全 多线程编程中最难以把握的就是临界区线程安全问题，稍微不注意就会出现死锁的情况，一旦产生死锁就会造成系统功能不可用。...就每个线程而言，只有很少的独有资源， 如：控制线程运行的线程控制块，保留局部变量和少数参数的栈空间等。...下图反映了一个包含8个操作的任务在一个有两核心的CPU中创建四个线程运行的情况。 假设每个核心有两个线程，那么每个CPU中两个线程会交替并发，两个CPU之间的操作会并行运算。...比如一个线程占有了临界区资源，那么其他线程需要这个资源就必须进行等待该资源的释放， 会导致等待的线程挂起，这种情况就是阻塞， 而非阻塞就恰好相反，它强调没有一个线程可以阻塞其他线程，所有的线程都会尝试地往前运行...临界区 临界区用来表示一种公共资源或者说是共享数据，可以被多个线程使用。 但是每个线程使用时，一旦临界区资源被一个线程占有，那么其他线程必须等待。

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走进高并发（一）必备基础概念汇总

学习任何一门语言都是先要掌握其基本的学术概念，在掌握概念的基础上，再去深究其内部实现原理。学习并发编程，那么也需要先掌握其基本概念，然后去学习它的实现原理，最后将其应用到合适的场景中。...在单核CPU系统中，一个CPU每次执行一条指令，那么就不可能同时执行多个命令，这个时候并行就不可能发生，但是可以发生多进程或者多线程中的并发任务，系统可以不停地切换任务来实现并发。...3.临界区 临界区：临界区是一个可以被多个线程共享的区域，它内部存放的数据属于公共资源，但是访问或者修改该区域的数据，只能由一个线程来完成，其他的线程只能等待前面的线程访问或者修改完临界区数据后才可以继续访问或者修改...二、并发级别 多线程环境中，最关心的就是对临界区资源的访问了，对临界区资源的并发访问必须得到控制。根据并发的策略，一般将并发的级别分为阻塞、无饥饿、无障碍、无锁以及无等待几种。...4.无锁（Lock-Free） 无锁的并行都可以理解为是无障碍的， 在无锁的场景下，临界区的数据可以同时被多个线程同时访问，但是始终会保证有一个线程能在有限步骤内完成对临界区数据的访问并安全离开临界区

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CUDA学习第二天： GPU核心与SM核心组件

CUDA的内存模型 每个线程有自己的私有本地内存(local memory) ， 每个线快有包含共享内存， 可以被线程块中所有线程共享，其声明周期与线程块一致。...GPU的核心组件 – SM（Streaming Multiprocessor） 与CPU的多线程类似，一个Kernel实际上会启动很多线程，而多线程如果没有多核支持，在物理层也是无法实现并行的。...而GPU存在很多CUDA核心， 充分利用CUDA核心可以发挥GPU的并行计算能力。...所以尽管线程束中的线程同时从同一程序地址执行，但是可能具有不同的行为，比如遇到了分支结构，一些线程可能进入这个分支，但是另外一些有可能不执行，它们只能死等，因为GPU规定线程束中所有线程在同一周期执行相同的指令...总之，就是网格和线程块只是逻辑划分，一个kernel的所有线程其实在物理层是不一定同时并发的。所以kernel的grid和block的配置不同，性能会出现差异。

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什么是线程安全，以及并发需要知道的几个概念

而计算机系统真实的并行是随着多核CPU的出现才有的。 临界区 临界区表示公共资源或是共享数据，可以被多个线程使用。...但是每次只能有一个线程使用它，一旦临界区的资源被占用，其他线程就必须等到资源释放后才能继续使用该资源。...在Java程序开发中，对于这样的资源一般都需要做同步的操作，例如下面的这段代码，用的就是synchronized关键字来对临界区资源进行同步。...比如一个线程占用了临界区的资源，那么其他需要这个资源的线程就必须等待。等待的过程会使线程挂起，也就是阻塞。如果临界区的资源一直不释放的话，那么其他阻塞的线程就都不能工作了。...解决的办法也比较简单，可以利用synchronized关键字来修饰方法或代码块，这部分的知识也是并发编程中非常重要的一块，当然，本文就不探究了，之后单独写篇文章出来细说。

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【地铁上的面试题】--基础部分--操作系统--进程与线程

四、线程同步与互斥 4.1 临界区问题 在多线程编程中，线程同步和互斥是重要的概念，用于确保多个线程在访问共享资源时能够正确地协调和执行。其中，临界区问题是一种常见的线程同步和互斥的应用场景。...为了解决临界区问题，需要使用同步机制来保证同一时间只有一个线程能够进入临界区，从而避免数据的混乱和冲突。...通过对信号量的操作，可以实现对临界区的访问限制。当线程进入临界区时，信号量减一；当线程退出临界区时，信号量加一。只有信号量大于零时，新的线程才能进入临界区。...执行临界区操作：在获得互斥锁后，线程可以安全地执行临界区的操作，访问共享资源。 解锁：当线程完成临界区操作后，需要释放互斥锁，使得其他线程能够获得锁并进入临界区。...多核处理器的并行执行利用了处理器内部的多个核心，使多个任务可以在同一时刻同时执行，从而提高整体的计算能力和系统性能。

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张三并发编程实践：线程应该如何同步

如果程序并行化后，连基本的执行结果的正确性都无法保证，那么并行程序本身也就没有任何意义了。因此，线程的安全问题就是并行程序的根本和不可动摇的根基。为例解决这些问题，我们先聊聊临界区的概念。...Java为我们提供了同步机制，帮助程序员实现临界区。当一个线程想要访问一个临界区时，它使用其中的一个同步机制来找出是否有任何其他线程执行临界区。如果没有，这个线程就进入临界区。...否则，这个线程通过同步机制暂停直到另一个线程执行完临界区。当多个线程正在等待一个线程完成执行的一个临界区时，JVM选择其中一个线程执行，其余的线程会等待直到轮到它们。...为了实现临界区的正确性，我们可以使用各种同步机制，如互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、监视器（Monitor）等。这些同步机制可以帮助我们确保临界区的原子性、互斥性和有界等待。...在实际开发中，我们需要根据具体需求选择合适的同步机制，以平衡性能和正确性。Java提供了多种同步机制来实现临界区，例如synchronized关键字和ReentrantLock类。

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Java并发基础，不怕你看不懂！

为了解决访问共享资源错误或数据不一致的问题，人们引入了临界区的概念：用以访问共享资源的代码块，这个代码块在同一时间内只允许一个线程执行。...为了帮助编程人员实现这个临界区，Java（以及大多数编程语言）提供了同步机制，当一个线程试图访问一个临界区时，它将使用一种同步机制来查看是不是已经有其他线程进入临界区。...如果没有其他线程进入临界区，他就可以进入临界区。如果已经有线程进入了临界区，它就被同步机制挂起，直到进入的线程离开这个临界区。...如果在等待进入临界区的线程不止一个，JVM 会选择其中的一个，其余的将继续等待。...这其实是因为当 ABC 同是进入到 if 语句中，等待临界区释放的时，拿到 1 编号的线程已经又把 num 减一操作了，而此时最后一个等待临界区的进程拿到的就会是 -1 了。

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高并发编程学习(1)——并发基础

为了解决访问共享资源错误或数据不一致的问题，人们引入了临界区的概念：用以访问共享资源的代码块，这个代码块在同一时间内只允许一个线程执行。...为了帮助编程人员实现这个临界区，Java（以及大多数编程语言）提供了同步机制，当一个线程试图访问一个临界区时，它将使用一种同步机制来查看是不是已经有其他线程进入临界区。...如果没有其他线程进入临界区，他就可以进入临界区。如果已经有线程进入了临界区，它就被同步机制挂起，直到进入的线程离开这个临界区。...如果在等待进入临界区的线程不止一个，JVM 会选择其中的一个，其余的将继续等待。...这其实是因为当 ABC 同是进入到 if 语句中，等待临界区释放的时，拿到 1 编号的线程已经又把 num 减一操作了，而此时最后一个等待临界区的进程拿到的就会是 -1 了。

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高并发编程学习(1)——并发基础

为了解决访问共享资源错误或数据不一致的问题，人们引入了临界区的概念：用以访问共享资源的代码块，这个代码块在同一时间内只允许一个线程执行。...为了帮助编程人员实现这个临界区，Java（以及大多数编程语言）提供了同步机制，当一个线程试图访问一个临界区时，它将使用一种同步机制来查看是不是已经有其他线程进入临界区。...如果没有其他线程进入临界区，他就可以进入临界区。如果已经有线程进入了临界区，它就被同步机制挂起，直到进入的线程离开这个临界区。...如果在等待进入临界区的线程不止一个，JVM 会选择其中的一个，其余的将继续等待。...这其实是因为当 ABC 同是进入到 if 语句中，等待临界区释放的时，拿到 1 编号的线程已经又把 num 减一操作了，而此时最后一个等待临界区的进程拿到的就会是 -1 了。

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【OpenMP学习笔记】基本使用

前言 OpenMP 是基于共享内存模式的一种并行编程模型, 使用十分方便, 只需要串行程序中加入OpenMP预处理指令, 就可以实现串行程序的并行化....这里主要进行一些学习记录, 使用的书籍为: Using OpenMP: Portable Shared Memory Parallel Programming 和OpenMP编译原理及实现技术 执行模式...OpenMP编程模型是以线程为基础的, OpenMP 执行模式采用fork-join的方式, 其中fork创建新线程或者唤醒已有的线程, join将多个线程合并....在程序执行的时候, 只有主线程在运行, 当遇到需要并行计算的区域, 会派生出线程来并行执行, 在并行执行的时候, 主线程和派生线程共同工作, 在并行代码结束后, 派生线程退出或者挂起, 不再工作, 控制流程回到单独的线程中...在上面的代码中, 我们并没有显式的指定线程的数量, OpenMP会根据下面的规则确定线程数量: num_threads的设置 omp_set_num_threads()库函数的设置 OMP_NUM_THREADS

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