Intel Cilk C++并行计算详解

"Intel Cilk C++简单学习笔记" 本文档主要介绍了Intel Cilk，这是一种用于C和C++的并行计算语言扩展，旨在提升程序的执行效率。Cilk支持Windows和Linux平台上的ia-32及Intel64架构。要使用Cilk，你需要Intel Parallel Studio套件。Cilk的独特之处在于它不限于特定的并行算法，而是能够智能地管理空闲CPU，优化程序的并行调用。 Cilk的关键特性包括： 1. **_Cilk_spawn**：此关键字用于标记一个函数调用，使其可以与调用它的函数并行执行。这样，程序可以同时处理多个任务，提高执行速度。 2. **_Cilk_sync**：这个关键字确保在所有由_Cilk_spawn衍生的子函数执行完毕后，才会继续执行后续的代码。这保证了正确性，防止数据竞争。 3. **_Cilk_for**：这个循环控制符让循环中的迭代可以并行执行，进一步提升并行度。 4. **设置线程粒度**：可以通过#pragma cilk grainsize指令设置，例如`#pragma cilk grainsize = min(512, N / (8 * p))`，确定最小和最大的并行度，其中N是循环迭代次数，p是工作线程的数量。 5. **Strand图**：在Cilk程序中，每个衍生操作有一个输入strand和两个输出strand，同步操作有两个或更多输入strand和一个输出strand。Strand图是描述程序并行执行结构的有向无环图（DAG）。在图中，可以并行执行的strand会并列标注。 6. **工时**：工时是指完成程序所需的所有处理器时间的总和，反映了程序的执行时间。 7. **跨度**：跨度是程序中最长执行路径的时间，即关键路径，它决定了程序的最短可能执行时间。 8. **密取（Thieving）**：Cilk通过密取机制，允许主线程在执行其他任务的同时，启动新的线程进行并行计算，从而实现更高效的资源利用。 9. **异常处理**：Cilk的异常处理与C++标准兼容，异常可以在_cilk_spawn函数中抛出，并在_cilk_sync处捕获，确保异常处理的正确性。 10. **Reducers**：Reducers是Cilk提供的一种特殊变量类型，允许多个并行线程安全地访问和修改同一个变量，无需锁机制。每个线程都有Reducer变量的私有副本，最后在同步时合并，减少了同步开销。 通过理解并应用这些概念，开发者可以有效地利用Cilk来编写高效并行程序，充分利用多核处理器的计算能力。在实际编程中，应根据程序的特性调整并行度，合理使用_Cilk_spawn和_Cilk_sync，以及Reducer等工具，以达到最佳性能。