Технологии параллельного программирования

ТЕХНОЛОГИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

OpenMP
TBB
MPI
CUDA
OpenCL
OpenACC
Chapel

13.03.2018

https://en.wikipedia.org/wiki/OpenMP

OpenMP

13.03.2018

Разработку спецификации OpenMP ведут несколько крупных производителей ВТ и ПО
AMD, IBM,

OpenMP uses a portable, scalable model with a simple interface for

13.03.2018

По умолчанию в компиляторах поддержка OpenMP выключена. Для её включения следует

13.03.2018

http://www.cyberforum.ru/blogs/18334/blog2965.html

13.03.2018

http://www.cyberforum.ru/blogs/18334/blog2965.html

13.03.2018

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ OPEN MP НА С++ СМОТРИ ТУТ

http://www.cyberforum.ru/blogs/18334/blog2965.html

Message Passing Interface (MPI, интерфейс передачи сообщений) — программный интерфейс (API) для передачи информации,

13.03.2018

В первую очередь MPI ориентирован на системы с распределенной памятью, то есть

Intel Threading Building Blocks (также известная как TBB) — кроссплатформенная библиотека шаблонов С++, разработанная

13.03.2018

The open standard for parallel programming of heterogeneous systems
OpenCL ™ (Open

https://habrahabr.ru/post/261323/

OpenCL – как и с чего начать можно найти примеры тут

CUDA vs OpenCL

13.03.2018

CUDA
это архитектура параллельных вычислений от NVIDIA, позволяющая существенно

13.03.2018

То есть если Вы захотите чтобы ваш движок рендеринга или программа

13.03.2018

было решено создать некий единый стандарт для программ, исполняющихся в гетерогенной

13.03.2018

Решение проблемы
Для разработки открытого стандарта решили привлечь людей, у которых уже

13.03.2018

Попробуем решить одну простую задачу с помощью актуальных технологий параллельного программирования

 Вычислим число Пи путем численного интегрирования, будем использовать метод прямоугольников

13.03.2018

Объявим количество шагов, на которые разобьем интеграл

a – левый предел интеграла
b

13.03.2018

Вычислим площадь криволинейной трапеции, посчитав значение функции в каждом прямоугольнике и

Попробуем решить задачу сначала последовательным алгоритмом, а затем с использованием технологий

Последовательное программирование

package parallelprog;
public class ParallelProg {
static double x=0;
static double

public static void main(String[] args) {
start = System.nanoTime();//Отметим время начала

Результат последовательного программирования

Результат №1

Результат №2

13.03.2018

ТЕПЕРЬ ПОПРОБУЕМ РЕШИТЬ ЗАДАЧУ С ПОМОЩЬЮ ПАРАЛЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

13.03.2018

Самая доступная простым пользователям параллельная архитектура — это обычный многоядерный процессор

Одно ядро также способно исполнять параллельно несколько потоков — такой режим

Латентность (задержка) - это время, которое затрачивается на чтение из памяти

Самый «исторический» способ использовать сразу несколько ядер на процессоре — это

С точки зрения программиста важно то, что параллельные потоки, исполняемые на

ВЕРНЕМСЯ К НАШЕЙ ЗАДАЧЕ: ВЫЧИСЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛА

13.03.2018

РАЗОБЬЕМ ИНТЕГРАЛ НА ЛЕВУЮ И ПРАВУЮ ЧАСТИ. ПЕРВЫЙ ПОТОК БУДЕТ ВЫЧИСЛЯТЬ

ВОПРОС: Почему будет неэффективным решением разбить интервал АВ на равные доли

ОТВЕТ: Если один из потоков посчитает свою часть раньше — то

Поэтому оба потока будут вычислять интеграл с разной скоростью, пока не

Что касаемо программы

Многопоточность в Java

13.03.2018

Процесс — это совокупность кода и данных, разделяющих общее виртуальное адресное

Браузер Chrome создает отдельный процесс для каждой вкладки, что дает ему

ОС оперирует так называемыми страницами памяти, которые представляют собой просто область

Один поток – это одна единица исполнения кода. Каждый поток последовательно

Псевдо-параллелизм.

Система запоминает состояние (контекст) каждого потока, перед тем как переключиться на

УКРЕПИМ ЗНАНИЯ:

Процессы изолированы друг от друга, поэтому прямой доступ к памяти

JAVA

Каждый процесс имеет хотя бы один выполняющийся поток. Тот поток, с

КАК СОЗДАТЬ ПОТОКИ В JAVA

https://habrahabr.ru/post/164487/

13.03.2018

СПОСОБ №1 СОЗДАТЬ ПОТОК В JAVA С ПОМОЩЬЮ ИНТЕРФЕЙСА RUNNABLE

13.03.2018

public class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {

СПОСОБ №2: НАСЛЕДОВАНИЕ ОТ КЛАССА THREAD

13.03.2018

public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {

В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ РЕАЛИЗАЦИЕЙ ИНТЕРФЕЙСА RUNNABLE И НАСЛЕДОВАНИЕМ ОТ КЛАССА

ДАВАЙТЕ ИЗУЧИМ КОД:

13.03.2018

13.03.2018

13.03.2018

В интерфейсе Runnable создается только один экземпляр класса, и он разделяется

Когда использовать Runnable?  Используйте интерфейс Runnable, если вы хотите получить доступ к

Когда вы реализуете интерфейс Runnable, вы можете сохранить пространство для своего класса

В задачи нашего курса не входит освоение ЯВУ, давайте все же

Мы создали 2 потока, которые вычисляют интеграл.

Программа ParallelProg

13.03.2018

Давайте посмотрим как эти два потока борются за один и тот

Давайте посмотрим как эти два потока борются за один и тот

Вот что происходит с процессором, когда оба потока запущены.

13.03.2018

Вот что происходит с процессором, когда оба потока прекратили вычисления.

13.03.2018

РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ

Мы видим, что при параллельном выполнении задачи мы улучшили показатели

ВОПРОС: ПОЧЕМУ ВРЕМЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛА НЕ УЛУЧШИЛОСЬ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПОДХОДЕ НА

ОТВЕТ:
В данном примере обе задачи были однотипные, а значит им требовались

ПРОВЕДЕМ НОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ!

Создадим два параллельных потока:
Первый поток будет вычислять интеграл для

КОГДА ОБА ПОТОКА РАБОТАЮТ

Программа JOGLParallelProgram

13.03.2018

ПОТОК 1 ЗАВЕРШИЛ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Программа JOGLParallelProgram

13.03.2018

ОБРАТИМСЯ К ФИЛОСОФИИ☺

Ответит ли нам программа на вечный вопрос: Что появилось

РЕЗУЛЬТАТЫ СПОРА:

13.03.2018

НАГРУЗКА НА ЦП МИНИМАЛЬНА (ВЫЧИСЛЕНИЙ НЕТ)

Программа PrallelProgramming

13.03.2018

ПРОВЕДЕМ 100 АНАЛОГИЧНЫХ ТЕСТОВ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ ВЕРОЯТНОСТЬ ВЫДАЧИ ОТВЕТА

13.03.2018

РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОАНИЯ:

ЯЙЦО vs КУРИЦА

ПОБЕЖДАЕТ ЯЙЦО СО СЧЕТОМ

88:12

13.03.2018