c - 为什么这个 OpenMP 并行 for 循环不能正常工作？

Question

我想实现 OpenMP 来并行化我的代码。我从一个非常基本的例子开始了解它是如何工作的，但我遗漏了一些东西......

所以，我的例子看起来像这样，没有并行化:

int main() {
  ...

  for (i = 0; i < n-1; i++) {
    u[i+1] = (1+h)*u[i]; // Euler
    v[i+1] = v[i]/(1-h); // implicit Euler
  }

  ...

  return 0;
}

我在“...”中省略了一些部分，因为它们不相关。它有效，如果我在文件上打印 u[] 和 v[] 数组，我会得到预期的结果。

现在，如果我尝试通过添加来并行化它:

#include <omp.h>

int main() {
  ...

  omp_set_num_threads(2);

  #pragma omp parallel for
  for (i = 0; i < n-1; i++) {
    u[i+1] = (1+h)*u[i]; // Euler
    v[i+1] = v[i]/(1-h); // implicit Euler
  }

  ...

  return 0;
}

代码编译并且程序运行，但是 u[] 和 v[] 数组是一半是零。

如果我设置 omp_set_num_threads( 4 )，我会得到四分之三的零。
如果我设置 omp_set_num_threads( 1 )，我会得到预期的结果。

所以看起来只有第一个线程在执行，而其他线程没有...

我做错了什么？

Answer 1

OpenMP 假定循环的每次迭代都独立于其他迭代。当你这样写时:

for (i = 0; i < n-1; i++) {
  u[i+1] = (1+h)*u[i]; // Euler
  v[i+1] = v[i]/(1-h); // implicit Euler
}

循环的迭代 i 正在修改迭代 i+1。同时，迭代 i+1 可能同时发生。

除非您可以使迭代独立，否则这不是并行性的好用例。

而且，如果您考虑一下 Euler 方法的作用，就会很明显，以这种方式并行化您正在处理的代码是不可能的。欧拉方法根据时间t 的信息计算系统在时间t+1 的状态。由于如果不先了解 t 就无法知道 t+1 处的内容，因此无法在 Euler 方法的迭代中并行化。