c - 如何 fork 多个 child 同时计算动态过程的多个时间步长

Question

我认为答案是“做不到”，但我不想在没有穷尽所有可能性的情况下对项目进行编程。这里有更多细节...

我已经成功地编写了一个模拟程序，其输出是一个动画 gif，其中的帧显示了一个又一个时间步长的模拟系统的配置时间步长。但在这个成功的案例中，时间步长可以独立计算，即有一个封闭形式的解决方案，因此我不需要时间步长 t 的结果来计算 t+dt 的结果 等。因此，我为 t,t+dt,t+2dt,...,t+ fork 了几个子进程，比如 n (n-1)dt，等他们全部完成，然后按时间顺序拼装gif帧。工作正常。

但在这种新情况下，动力系统更加复杂，如果不首先对时间步长 t 进行数值计算，则无法计算时间步长 t+dt。也就是说，没有封闭形式的解决方案。所以在我看来这个问题是不可并行化的，并且没有有效的方法来利用多核。 (我可以 fork 一个 child 来组装时间步 t 的 gif 帧，而 t+dt 正在计算，但那是微不足道的。)我希望是错的吗？在这种情况下，有什么有用的方法可以利用多核吗？

Answer 1

我之前模拟过时间相关的物理过程，我知道尽可能加快这个过程是可取的。虽然每个时间步的相互依赖性使得并行化变得困难，但如果不是不可能的话，您仍然可以尝试在每个时间步内并行一些计算。

• 每个时间步的算法是否有循环可以并行化？

• 如果没有循环，是否可以将每个时间步内的计算分成几个独立的部分？然后，您可以要求不同的内核同时执行这些操作。

• 如果您要尝试不同的参数/设置(通常用于发表学术论文，需要进行一些参数扫描以生成绘图)，您能否对这些参数进行并行处理？时间依赖性将以这种方式消失。

• 您是否拥有可以使用 CPU 的某些 SIMD 功能加速的数组/矩阵运算(这是对多核使用的补充)(如果尚未由专门从事此操作的库进行处理)？