c - 使用 OpenMP 按列和按行并行矩阵乘以 vector

Question

对于我的一些作业，我需要实现矩阵与 vector 的乘法，并按行和按列并行化。我确实理解行版本，但我对列版本有点困惑。

假设我们有以下数据:

以及行版本的代码:

#pragma omp parallel default(none) shared(i,v2,v1,matrix,tam) private(j)
  {
#pragma omp for
    for (i = 0; i < tam; i++)
      for (j = 0; j < tam; j++){
//        printf("Hebra %d hizo %d,%d\n", omp_get_thread_num(), i, j);
        v2[i] += matrix[i][j] * v1[j];
      }
  }

这里计算正确，结果正确。

专栏版本:

#pragma omp parallel default(none) shared(j,v2,v1,matrix,tam) private(i)
  {
    for (i = 0; i < tam; i++)
#pragma omp for
      for (j = 0; j < tam; j++) {
//            printf("Hebra %d hizo %d,%d\n", omp_get_thread_num(), i, j);
        v2[i] += matrix[i][j] * v1[j];
      }
  }

这里，由于并行化的完成方式，每次执行的结果都会有所不同，具体取决于执行每一列的线程。但它发生了一些有趣的事情，(我认为是因为编译器优化)如果我取消注释 printf 那么结果与行版本完全相同，因此是正确的，例如:

Thread 0 did 0,0
Thread 2 did 0,2
Thread 1 did 0,1
Thread 2 did 1,2
Thread 1 did 1,1
Thread 0 did 1,0
Thread 2 did 2,2
Thread 1 did 2,1
Thread 0 did 2,0

 2.000000  3.000000  4.000000 
 3.000000  4.000000  5.000000 
 4.000000  5.000000  6.000000 


V2:
20.000000, 26.000000, 32.000000,

是对的，但是如果我删除 printf:

V2:
18.000000, 11.000000, 28.000000,

我应该使用什么样的机制来获得正确的列版本？

注意:我更关心的是解释，而不是您可能作为答案发布的代码，因为我真正想要的是了解专栏版本中出了什么问题。

编辑

我找到了一种摆脱 Z 玻色子在他的回答中提出的私有(private) vector 的方法。我用一个变量替换了那个 vector ，这里是代码:

    #pragma omp parallel
      {
        double sLocal = 0;
        int i, j;
        for (i = 0; i < tam; i++) {
    #pragma omp for
          for (j = 0; j < tam; j++) {
            sLocal += matrix[i][j] * v1[j];
          }
    #pragma omp critical
          {
            v2[i] += sLocal;
            sLocal = 0;
          }
        }
      }

Answer 1

我不确切知道您的家庭作业沿行和列并行化意味着什么，但我知道为什么您的代码无法正常工作。当您写入 v2[i] 时，您会遇到竞争条件。您可以通过制作私有(private)版本的 v2[i]、并行填充它们，然后将它们与关键部分合并来修复它。

#pragma omp parallel
{
    float v2_private[tam] = {};
    int i,j;
    for (i = 0; i < tam; i++) {
        #pragma omp for
        for (j = 0; j < tam; j++) {
            v2_private[i] += matrix[i][j] * v1[j];
        }
    }
    #pragma omp critical
    {
        for(i=0; i<tam; i++) v2[i] += v2_private[i];
    }
}

我测试过这个。你可以在这里看到结果 http://coliru.stacked-crooked.com/a/5ad4153f9579304d

请注意，我没有明确定义任何共享或私有(private)的内容。没必要做。有些人认为您应该明确定义一切。我个人认为相反。通过在并行部分中定义 i 和 j(以及 v2_private)，它们被设为私有(private)。