[发明专利]一种缺省的OpenMP调度策略

说明书

本发明提供一种缺省的OpenMP调度策略。该调度策略包括：将整个循环程序分为前半部分循环迭代和后半部分循环迭代；针对前半部分循环迭代，采用预设的静态调度策略执行迭代；针对后半部分循环迭代，采用预设的动态调度策略执行迭代。本发明通过前半部分循环迭代的静态调度策略，以获得相对于动态调度较小的调度开销的优势；通过后半部分循环迭代的动态调度策略，可以弥补静态调度策略不够灵活导致负载不均的缺点；因此，对于没有指定调度方式的OpenMP程序，本发明既能够在改善程序的负载均衡同时有效降低调度导致的其他开销，进一步改善OpenMP程序线程级并行性能，扩大了其适应性，对高性能计算程序自动并行领域的发展具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及多核处理器的OpenMP编程模型技术领域，尤其涉及一种缺省的OpenMP调度策略。

背景技术

OpenMP是适合于共享存储体系结构的多处理器线程级并行编程规范，一般面向循环结构的并行化。在并行处理的过程中，调度策略直接影响着系统资源的利用率和并行效率，而负载均衡和调度开销是对OpenMP的调度策略进行评测两个最重要的方面。为了实现较好的负载平衡而取得最优的性能，就必须对循环进行调度与分块，保证每个处理器尽可能地处于忙碌状态，同时将调度开销、上下文切换开销和同步开销降到最低。

OpenMP标准支持静态调度、动态调度、指数调度和运行时调度四种调度方式。静态调度是指将循环迭代空间划分成相等大小的子块。当循环迭代次数不能整除线程数与子块大小的乘积时，尽可能地划分成相等大小的子块。动态调度也是将循环迭代空间划分为相等大小的子块，与静态调度不同，动态调度不是按顺序将各个子块分配到相应的处理器上，而是在程序执行过程中，某个处理器完成一个子块后，动态申请下一个子块并执行。指数调度是指将循环迭代空间划分为子块，块的大小与剩余未执行的迭代次数除以处理器个数的商成比例，并按动态调度的调度方法调度各个子块的执行。运行时调度是指在程序运行时，通过环境变量指定其余3种调度中的一种。

3种调度方式中，静态调度具有最小的调度开销，而动态调度具有最大的灵活性。指数调度可以视作二者在平衡调度开销和负载均衡上的折中，但是对于递减型循环，随着调度进行，单次循环迭代的工作量逐渐减小，若使用指数调度，则线程分配到的调度块也逐渐减小，两者之间的这种正相关关系将导致后面的线程分担的计算量急剧下降，从而造成严重的负载不均。

刘胜飞等人在“一种改进的OpenMP指导调度策略研究[J].计算机研究与发展,2010,47(4):687-694”提出一种将静态调度和指数调度相结合的调度方法，解决了指数调度在递减循环结构中由于开始循环块过大而可能导致的负载不均衡的问题。但是，该调度策略很难做到负载均衡的同时保证所有开销降到最低。

发明内容

针对现有调度方案很难做到负载均衡的同时保证所有开销降到最低的问题，本发明提供一种缺省的OpenMP调度策略，将静态调度和动态调度相结合，对于没有指定调度方式的OpenMP程序，既能够在改善程序的负载均衡的同时有效降低调度导致的其他开销。

本发明提供一种缺省的OpenMP调度策略，包括：

将整个循环程序分为前半部分循环迭代和后半部分循环迭代；

针对前半部分循环迭代，采用预设的静态调度策略执行迭代；

针对后半部分循环迭代，采用预设的动态调度策略执行迭代。

进一步地，所述预设的静态调度策略具体为：

若省略调度参数k，则将迭代空间划分为基本相等的P个子块，令m＝N₁/P，n＝N₁％P，则所有处理器中，前n个处理器需要处理的块大小为m+1，后P-n个处理器需要处理的块大小为m；若未省略调度参数k，则将迭代空间划分为个块，当i<N_c–1时，当i＝N_c–1时，