Валентин Арьков - Организация параллельных потоков. Часть 2

Мы научились вводить число из командной строки. Теперь мы сможем управлять поведением программы, не изменяя исходный текст.

Возьмём нашу «большую задачу» параллельного суммирования из раздела 4 и немного её усложним (рис. 5.13).

Зададим число итераций цикла из командной строки (строка 11).

А программа пусть выводит на экран время расчётов (строка 25).

Рис. 5.13. Управление циклом из командной строки

Запускаем программу в командной строке и подбираем число итераций в цикле. Нам нужно получить приемлемое время выполнения программы — около 20 секунд. Затем запускаем программу несколько раз (рис. 5.14).

Тем временем следим за загрузкой ядер процессора. Должно быть 100%

Рис. 5.14. Четыре запуска

Задание.Составьте программу (рис. 5.13) и подберите приемлемое число итераций. Запустите программу несколько раз и обратите внимание на длительность решения задачи.

У нас практически всё готово для анализа эффективности распараллеливания.

Напомним две основных характеристики распараллеливания:

— speedup — ускорение;

— efficiency — эффективность.

Формулы для вычисления этих показателей приводятся на рис. 5.15.

Рис. 5.15. Характеристики распараллеливания

Обозначения в формулах:

Т1 — время выполнения последовательной программы (на одном процессоре);

р — количество виртуальных процессоров, работающих параллельно при выполнении программы;

Тр — время выполнения параллельной программы на р процессорах;

Sp — ускорение вычислений на р процессорах;

Ep — эффективность параллельных вычислений на р процессорах.

Показатель ускорения говорит о том, во сколько раз быстрее работает параллельная программа. Можно сказать, что ускорение измеряется «в разах».

Ускорение вычислений не надо путать с ускорением в физике. В разделе «Механика» ускорение измеряется в квадратных метрах в секунду и отражает скорость изменения скорости движения.

Показатель эффективности говорит о средней загрузке вычислительной мощности. Обычно измеряется в процентах. По сути, это эффективность использования (загрузки работой) доступных вычислительных элементов.

Задание. Изучите в английской версии Википедии статью «Speedup» и обратите внимание на определение терминов «ускорение» и «эффективность». Выясните, что такое «сверхлинейное ускорение» (Super-linear speedup) и за счёт чего оно достигается.

Создаём пакетный файл в каталоге Releaseтекущего проекта (рис. 5.16).

В первой строчке пакетного файла мы отключаем вывод на экран выполняемых команд.

Во второй строчке мы формируем строку заголовков полей (столбцов), разделяя их символом табуляции.

Далее следуют несколько циклов. Запускаем нашу программу с разным количеством итераций по 10 раз.

Рис. 5.16. Пакетный запуск

Запускаем пакетный файл и перенаправляем вывод в текстовый файл:

18> 18.txt.

Следим за загрузкой ядер (рис. 5.17). При каждом запуске загрузка поднимается до 100%. Это радует.

Попутно обратим внимание на дополнительные сведения в Диспетчере задач:

— один процессор (Sockets — 1);

— четыре ядра (Cores — 4);

— восемь логических (виртуальных) процессоров (Logical processors — 8).

Рис. 5.17. Загрузка процессора

Задание.Запустите пакетный файл (рис. 5.16) и направьте вывод результатов в текстовый файл.

Получаем текстовый файл.

Открываем его в Блокноте:

Notepad.

Убеждаемся, что здесь записаны колонки цифр (рис. 5.18).

Когда число оказывается длиннее, чем восемь знаков, получаем смещение на следующую позицию табуляции. Надеемся, это не помешает импорту данных в Excel.

Рис. 5.18. Результаты работы

Задание.Изучите содержимое полученного текстового фйала в Блокноте.

Загружаем текстовый файл в Excel. Указываем символ табуляции в качестве разделителя полей.

При необходимости указываем, что в роли разделителя целой и дробной частей у нас используется точка. Это особенно важно при загрузке данных в русскую версию пакета. Это делается на третьем шаге загрузки с помощью Мастера импорта текстовых файлов:

Text Import Wizard — Step 3 of 3 — Advanced — Decimal separator —.

После загрузки форматируем полученную таблицу.

Добавляем вычисление десятичного логарифма от числа итераций и времени выполнения — три дополнительных стобца (рис. 5.19).