多核程序设计

reduction：用来指定一个或多个变量是私有的，并且在并行处理结束后这些变量要执行指定的运算。
nowait：忽略指定中暗含的等待
num_threads：指定线程的个数
schedule：指定如何调度for循环迭代
shared：指定一个或多个变量为多个线程间的共享变量
parallel是用来构造一个并行块的.
信号量一个包含有整数值的变量，可以初始化为非负数。
对信号量的原语操作：
Wait：申请资源，信号量减1，
Signal：释放资源，信号量加1
void wait(samephore s)
{
s--;
if (s<0)
{将线程插入到信号量s的等待队列中，并阻塞线程；}
}
void signal(samephore s)
(3) lpPreviousCount
指向用于得到信号量上次的值的变量的指针;
如果不需要信号量上次的值，可以设置为NULL
返回值：
成功返回TRUE
失败返回FALSE
创建一个事件对像。
HANDLE CreateEvent(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,//安全属性
}
举例2：当bWaitAll参数为TRUE等待所有的事件
DWORD WINAPI MyThreadProc(LPVOID lpParam)
{
while(TRUE)
{
//每次等500毫秒
int nIndex = ::WaitForMultipleObjects(2, m_hEvent, TRUE,500);
阻塞（blocked）：线程正在等待某个事件的发生（比如I/O的完成，试图加锁一个被上锁的互斥量）。
终止（terminated）：线程从起始函数中返回或者调用pthread_exit。
创建一个新的信号量
原型：
HANDLE CreateSemaphore(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // SD
LONG lInitialCount, // initial count
LONG lMaximumCount, // maximum count
LPCTSTR lpName // object name
);
(1) lpSemaphoreAttributes :
定义了信号量的安全特性
NULL——表示采用默认描述符。
BOOL SetEvent(HANDLE hEvent);
参数hEvent表示事件对象句柄。
返回值：如果操作成功，则返回非零值，否则为0
将该事件改为未通知状态：
BOOL ResetEvent(HANDLE hEvent);
参数hEvent:[in]指向事件对象的句柄。
返回值：函数成功，返回非0值，否则返回0值
{ //事件0 //ExitThread(0); //break;
}
else if (nIndex == WAIT_OBJECT_0+1)
{ //事件1 }
else if (nIndex == WAIT_TIMEOUT) //超时500毫秒
Hale Waihona Puke { //超时}}printf("线程结束. /n");
return 0L;
DWORD WINAPI MyThreadProc(LPVOID lpParam)
{
while(TRUE)
{ //每次等500毫秒
int nIndex = ::WaitForMultipleObjects(2，m_hEvent, FALSE,500);
if (nIndex == WAIT_OBJECT_0 )
#pragma omp parallel
{
//并行区域代码
}
使用“num_threads子句”指定要创建多少个线程
private子句用于将一个或多个变量声明成线程私有的变量
firstprivate
private声明的私有变量不能继承同名变量的值，但实际情况中有时需要继承原有共享变量的值，
shared子句用来声明一个或多个变量是共享变量。
if (nIndex == WAIT_OBJECT_0) //所有事件发生
{
//所有的信号量都有效时（事件都发生）;其中之一发生无效。
}
}
}
OpenMP的指令
parallel:用在一个代码段之前，表示这段代码将被多个线程并行执行
for:用于for循环之前，将循环分配到多个线程中并行执行，必须保证每次循环之间无相关性。
并行计算机是由一组处理单元组成的，这组处理单元通过相互之间的通信与协作，以更快的速度共同完成一项大规模的计算任务。
并行计算机个最主要的组成部分:
计算节点
节点间的通信与协作机制
Flynn根据指令流和数据流的不同组织方式，把计算机系统的结构分为以下四类：
单指令流单数据流（SISD）
单指令流多数据流（SIMD）
多指令流单数据流（MISD）
多指令流多数据流（MIMD）
指令流（instruction stream）
指机器执行的指令序列
数据流（data stream）
指指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果。
SISD计算机是传统的顺序执行的计算机
在同一时刻只能执行一条指令(即只有一个控制流)、处理一个数据(即只有一个数据流)。
处理的数据相对较多，称粗粒度反之称为细粒度
恰当粒度会对加速比的提高起作用
负载平衡
分配给多个线程的工作量大致相同
有效的分配:
线程执行相同的工作量
各线程尽可能同时结束
相关性分析
共享要进行同步降低效率
解决方法：
减少共享数据的访问
变共享为私有，消除数据的相关性
数据竞争
竞争
是并行程序的常见问题
不通过同步保证程序执行的顺序,会引发数据竞争。
Sections:用在可能会被并行执行的代码段之前
private：指定每个线程都有它自己的变量私有副本。
firstprivate：指定每个线程都有它自己的变量私有副本，并且变量要被继承主线程中的初值。
lastprivate：主要是用来指定将线程中的私有变量的值在并行处理结束后复制回主线程中的对应变量。
如果bWaitAll参数传递FALSE，返回值是WAIT_OBJECT_0与
（WAIT_OBJECT_0 + dwCount-1）之间的一个值。
(返回值- WAIT_OBJECT_0)=参数lpHandles句柄数组中的索引
SA_INFINITE永不超时。如果没有信号就会死等
举例1：当bWaitAll参数为FALSE可以等待其中之一的事件
线程的生命周期
线程的标识
通常用一个整数来标识一个线程
线程的创建
自动创建从main函数开始的主线程
调用函数库接口创建一个新的线程（pthread_create）
线程的终止
执行完毕，或者调用了pthread_exit
主线程退出导致整个进程会终止
线程的状态
就绪（ready）：线程等待可用的处理器。
运行（running）：线程正在被执行。
用户级线程的创建和管理等操作无须内核参与，操作更快
用户级线程缺点：
并行性不高
一个线程被系统阻塞后，整个进程被阻塞
内核级线程
内核级线程的所有管理操作都是由操作系统内核完成
特点
并行性高
多个线程可被同时调度
充分利用多处理器
创建和管理代价高
混合多线程
用户创建的多个用户级线程被映射到一些内核线程上，内核线程的数目可能少于用户级线程的数目。
缺点：
单个处理器的处理能力有限
没有并行计算能力
在MIMD计算机中没有统一的控制部件。
在SIMD机中，各处理单元执行的是同一个程序，
而在MIMD机上，各处理器可以独立执行不同的程序。
MIMD结构比SIMD结构更加灵活。
SIMD计算机用于对不同数据的相同运算（向量和矩阵运算）
而MIMD计算机可以适应更多的并行算法
计算机的发展按照硬件工艺可以分为
第一代（1946~1958）：电子管数字计算机。
第二代（1958~1964）：晶体管数字计算机。
第三代（1964~1971）：集成电路数字计算机。
第四代(1971年以后）：大规模集成电路数字计算机。
现代计算机发展历程可以分为两个明显的发展时代：
串行计算时代
并行计算时代。
当事件被一个等待线程释放以后，系统将会自动将事件状态复原为无信号状态。
3指定事件对象的初始状态。
如果为TRUE，初始状态为有信号状态；否则为无信号状态。
4指定事件的对象的名称，是一个以0结束的字符串指针。
如果lpName为NULL，将创建一个无名的事件对象。
当调用SetEvent时，可以将事件改为已通知状态：
BOOL bManualReset,//复位方式
BOOL bInitialState,//初始状态
LPCTSTR lpName //对象名称
);
指定将事件对象创建成手动复原还是自动复原。
(1)如果是TRUE，人工重置的事件
必须用ResetEvent函数来手工将事件的状态复原到无信号状态。
(2)如果是FALSE，自动重置的事件
从系统结构的角度来分类，一般有以下几种：
1）对称多处理器（SMP）
2）分布式共享存储多处理机（DSM）
3）大规模并行处理机（MPP）
4）并行向量处理机（PVP）
5）集群计算机。
加速比用于衡量统一问题并行后的执行时间与最佳串行执行时间相比较的效果。