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      川山甲

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      概述
        
       概念解析:
        串行算法:在任一時(shí)刻僅有一條指令被執(zhí)行。
        并行算法:能夠在多處理器計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,并且允許多條指令同時(shí)執(zhí)行。
        并行計(jì)算機(jī):擁有多個(gè)處理單元的計(jì)算機(jī)。并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模型有多重:如共享存儲(chǔ)(每個(gè)處理器可都可以直接訪問(wèn)存儲(chǔ)器的任何位置),分布式存儲(chǔ)(每個(gè)處理器的存儲(chǔ)器是私有的,處理器之間的訪問(wèn),通過(guò)發(fā)送顯式消息)。——目前正在向共享存儲(chǔ)的并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模型發(fā)展。
        靜態(tài)線程
          應(yīng)用場(chǎng)景:共享存儲(chǔ)并行計(jì)算機(jī)編程。
          機(jī)制:
            1) 提供了一個(gè)“虛擬處理器”的軟件抽象(即線程)。這些線程共享一個(gè)相同的存儲(chǔ)器。——每個(gè)線程維護(hù)一個(gè)關(guān)聯(lián)的程序計(jì)數(shù)器,并能與其他線程相互獨(dú)立地執(zhí)行代碼。
            2) 操作系統(tǒng)加載一個(gè)線程到處理器上執(zhí)行,并且在其他的線程需要運(yùn)行時(shí)再把它交換出來(lái)。
       
      特別地,探討動(dòng)態(tài)多線程算法的完美模型,它適合算法的設(shè)計(jì)和分析,并且能再實(shí)際應(yīng)用中有效實(shí)現(xiàn)。
       

        動(dòng)態(tài)多線程:是一類重要的并發(fā)平臺(tái)。程序員只需描述應(yīng)用中的并行性,這種并發(fā)平臺(tái)包含一個(gè)調(diào)度器,能自動(dòng)地進(jìn)行負(fù)載平衡計(jì)算,大大減輕了程序員的負(fù)擔(dān)。

          特征:嵌套并行、并行循環(huán)。

           

      動(dòng)態(tài)多線程模型
         
      重點(diǎn)關(guān)注:工作量、持續(xù)時(shí)間和并行度的度量標(biāo)準(zhǔn),這些將用于分析多線程算法。
       

       case:斐波那契數(shù)列

            1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144,...

            線性遞推數(shù)列

       單位階躍函數(shù)如下:

       

      代碼1:

      1 int FIB(n){
      2 
      3   if n <= 1
      4 
      5     return 1;
      6   else
      7 
      8     return FIB(n - 1) + FIB(n - 2);
      9 }

       

      問(wèn)題剖析: 

        當(dāng)n > 1, 比如2的時(shí)候, FIB(0) 會(huì)被調(diào)用兩次。如果是更大的值,必然會(huì)出現(xiàn)一個(gè)結(jié)果重復(fù)調(diào)用的工作。如下圖:

       

       

      時(shí)間復(fù)雜度為:T(n) = Θ(?^n),是以的指數(shù)增長(zhǎng),這個(gè)過(guò)程用來(lái)計(jì)算斐波那契數(shù)列是個(gè)相當(dāng)慢的方法。——得出結(jié)論:低效的方法。

       

       代碼2(升級(jí)版):采用動(dòng)態(tài)多線程來(lái)重寫FIB過(guò)程,利用代碼1中FIB(n-1)和FIB(n-2)彼此獨(dú)立的特點(diǎn),可以采用并行計(jì)算的方式升級(jí)過(guò)程。

       

      int P-FIB(n)
          if n <= 1
              return n;
          else
              int x = spawn P-FIB(n - 1)
              int y = P-FIB(n - 2)
              sync
              return x + y

       

       關(guān)鍵字spawn的作用:嵌套并行調(diào)用。父進(jìn)程派生子進(jìn)程,與P-FIB(n - 2)并行執(zhí)行。

       關(guān)鍵字sync作用:同步語(yǔ)句。執(zhí)行完sync之后,一個(gè)過(guò)程(父進(jìn)程)才能安全地使用其派生子過(guò)程(子進(jìn)程)的返回值。sync表明,過(guò)程在執(zhí)行sync后面的語(yǔ)句前,必須等到它的所有派生子過(guò)程計(jì)算完成。

       

      分析:

      時(shí)間復(fù)雜度由代碼1的 T(n) = T(n-1) + T(n-2) 升級(jí)為T(n) = max(T(n-1), T(n-2)) ;

       

      這里我們要理解一個(gè)重要的圖分析:有向無(wú)環(huán)圖

       公式:G=(V,E)

       ——V,代表定點(diǎn)(指令);

       ——Ε ,代表邊(指令間的依賴關(guān)系);

        ----如:(μ, ν) ∈  Ε 表示指令 μ必須在 ν之前執(zhí)行。

       

       

      多線程進(jìn)行矩陣相乘
         
       
       

          

      多線程歸并排序
         
          
          
      推薦
       
       
       
       
       
       
      posted on 2018-05-16 10:11  川山甲  閱讀(2336)  評(píng)論(0)    收藏  舉報(bào)
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