Intel Cilk C++简单学习笔记

Intel Cilk C++是一种用于并行计算的编程技术，它扩展了C++语言，使得开发者能够更容易地利用多核处理器的性能。Cilk的核心在于它的并发模型，它提供了一组关键字来实现并行化，包括_Cilk_spawn、_Cilk_sync和_Cilk_for。 _Cilk_spawn关键字用于标记一个函数调用，表示该函数可以与调用它的函数并行执行。这样，程序可以同时执行多个任务，提高执行效率。然而，_Cilk_spawn并不保证立即执行，而是根据系统的资源状况决定何时启动。 _Cilk_sync关键字则用于确保在所有由_Cilk_spawn衍生的子函数执行完毕后，才会继续执行后面的代码。它提供了一个同步点，确保并行执行的任务在到达这个点时能够正确合并结果。 _Cilk_for是Cilk中用于并行化循环的工具。它会将循环体内的迭代并行化，允许多个迭代同时运行，从而加快循环的执行速度。但是，如何设置并行度是个关键问题，可以通过#pragma cilk grainsize指令调整线程粒度。例如，设置grainsize等于循环迭代次数N除以8倍当前工作线程数p的较小值，最小粒度为8，最大为512。 在Cilk程序中，Strand图是一种描述程序执行流程的有向无环图（DAG）。每个Strand代表一个执行路径，一个衍生操作产生一个输入Strand和两个输出Strand，而同步操作有多个输入Strand和一个输出Strand。Strand图可以帮助分析并行度和潜在的并行执行机会。 工时是指完成程序所需的所有处理器时间总和，而跨度是程序执行的关键路径，即最长的执行路径。了解这两个概念有助于优化并行程序的性能。 Cilk中的密取（Thievery）机制允许在一个工作线程中，当其无事可做时，去“窃取”其他线程的工作任务，从而保持处理器的利用率。这可以避免线程饥饿，确保所有核心都被有效利用。 异常处理在Cilk中与C++语法紧密集成，允许在同步点捕获和处理异常。示例中，f()函数的并行执行被隐式同步阻止，而g()和h()的异常可以在catch块中处理。 Reducers是Cilk中解决多线程数据竞争问题的一种工具。Reducer变量保证了在多个并行线程之间安全共享，每个线程都有自己的私有副本，最终通过归约操作合并结果，无需显式锁定。Reducer的使用简化了并发编程，并且其操作必须满足结合律，以保证结果的确定性。 除了Reducers，还可以使用如TBB（Threading Building Blocks）中的锁来防止数据竞争。但Reducers提供了更高效和简洁的解决方案，减少了锁的使用，降低了同步开销。 Intel Cilk C++提供了一套强大的工具，使开发者能够编写高效的并行代码，充分利用多核处理器的性能，同时通过Reducers等机制解决了并发编程中的数据竞争问题。理解和掌握这些概念和技术，对于编写高性能的并行应用程序至关重要。