C++ 多核上的错误共享

以下程序中是否会发生错误共享

内存

• 1个数组分为4个相等的区域：

  [A1、A2、B1、B2]

• 整个阵列可以放入实际程序中的一级缓存中
• 每个区域填充为64字节的倍数

步骤

1. thread 1 write to region A1 and A2 while thread 2 write to region B1 and B2.
2. barrier
3. thread 1 read B1 and write to A1 while thread 2 read B2 and write to A2.
4. barrier
5. Go to step 1.

测试

#include <vector>
#include <iostream>
#include <stdint.h>
int main() {
    int N = 64;
    std::vector<std::int32_t> x(N, 0);
    #pragma omp parallel
    {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            #pragma omp for
            for (int j = 0; j < 2; ++j) {
                for (int k = 0; k < (N / 2); ++k) {
                    x[j*N/2 + k] += 1;
                }
            }
            #pragma omp for
            for (int j = 0; j < 2; ++j) {
                for (int k = 0; k < (N/4); ++k) {
                    x[j*N/4 + k] += x[N/2 + j*N/4 + k] - 1;
                }
            }
        }
    }
    for (auto i : x ) std::cout << i << " ";
    std::cout << "\n";
}

32 elements of 500500 (1000 * 1001 / 2)
32 elements of 1000

---

您的代码中存在一些错误共享，因为

x

不能保证与缓存线对齐。填充不一定足够。在您的示例中，

N

非常小，这可能是一个问题。注意，在您的示例中，最大的开销可能是工作共享和线程管理。如果

N

足够大，即

数组大小/线程数>>缓存线大小

，则错误共享不是相关问题

在缓存使用方面，从代码中的不同线程交替写入

A2

也不是最优的，但这不是错误的共享问题

注意，不需要拆分循环。若您在一个循环中连续地访问内存中的索引，那个么一个循环就可以了

#pragma omp for
for (int j = 0; j < N; ++j)
    x[j] += 1;

#pragma omp for
对于（int j=0；j

如果您真的很小心，您可以添加

计划（静态）

，那么您可以保证均匀连续的单词分布

---

请记住，错误共享是一个性能问题，而不是正确性问题，并且只有在频繁发生时才相关。典型的错误模式是写入

vector[my\u thread\u index]

如何阻止线程在不同的内核上被重新调度？@RichardCritten我不知道。我希望：1。

#pragma omp parallel

行创建两个线程，每个线程都有一个内核。2.其余的行只使用两个现有的omp线程。我能做到吗？我现在正在考虑算法。更新：如果我设置了环境变量，可能会打开mp can：如果不能，那么我将尝试学习pthreads。如果整个数组可以加载到单个缓存线中，那么您将遇到问题。为了避免错误共享，您必须将正在处理的每个段放在不同的缓存线中。@NathanOliver:如果整个阵列勉强适合

n_cores x一级缓存大小

，那就可以了？如果cpu内核从不在同一时间写入同一缓存线，这会好吗？你必须担心的是缓存线。这通常是64字节。您可以让不同的内核同时在不同的缓存线上工作。非常感谢您的回答。我正在使用特征库（simd线性代数库）。因此，内存对齐应该很好。在这种情况下，线程管理意味着障碍？线程管理将是障碍，以及在参与线程之间分割工作（即循环迭代）所必需的任何东西。由于积极的硬件预取，您还可能存在性能问题。我认为这是错误的共享（或一些相同概念的扩展），尽管它不是教科书的定义。