Procedura: scrivere un ciclo parallel_for
In questo esempio viene illustrato come utilizzare concurrency::parallel_for per calcolare il prodotto di due matrici.
Esempio
Nell'esempio seguente viene illustrata la funzione matrix_multiply che calcola il prodotto di due matrici quadrate.
// Computes the product of two square matrices.
void matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
}
}
Nell'esempio seguente viene illustrata la funzione parallel_matrix_multiply che utilizza l'algoritmo parallel_for per eseguire il ciclo esterno in parallelo.
// Computes the product of two square matrices in parallel.
void parallel_matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
parallel_for (size_t(0), size, [&](size_t i)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
});
}
In questo esempio viene eseguita la parallelizzazione solo del ciclo esterno poiché viene eseguita una quantità di lavoro sufficiente per trarre vantaggio dall'overhead dell'elaborazione in parallelo.Se viene eseguita la parallelizzazione del ciclo interno, non si otterrà alcun vantaggio in termini di prestazioni poiché la quantità di lavoro del ciclo interno è alquanto ridotta e non supera l'overhead dell'elaborazione in parallelo.Pertanto, la parallelizzazione del ciclo esterno è l'unico approccio ottimale per aumentare al massimo i vantaggi della concorrenza nella maggior parte dei sistemi.
Nell'esempio seguente, più completo, vengono confrontate le prestazioni della funzione matrix_multiply con quelle della funzione parallel_matrix_multiply.
// parallel-matrix-multiply.cpp
// compile with: /EHsc
#include <windows.h>
#include <ppl.h>
#include <iostream>
#include <random>
using namespace concurrency;
using namespace std;
// Calls the provided work function and returns the number of milliseconds
// that it takes to call that function.
template <class Function>
__int64 time_call(Function&& f)
{
__int64 begin = GetTickCount();
f();
return GetTickCount() - begin;
}
// Creates a square matrix with the given number of rows and columns.
double** create_matrix(size_t size);
// Frees the memory that was allocated for the given square matrix.
void destroy_matrix(double** m, size_t size);
// Initializes the given square matrix with values that are generated
// by the given generator function.
template <class Generator>
double** initialize_matrix(double** m, size_t size, Generator& gen);
// Computes the product of two square matrices.
void matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
}
}
// Computes the product of two square matrices in parallel.
void parallel_matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
parallel_for (size_t(0), size, [&](size_t i)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
});
}
int wmain()
{
// The number of rows and columns in each matrix.
// TODO: Change this value to experiment with serial
// versus parallel performance.
const size_t size = 750;
// Create a random number generator.
mt19937 gen(42);
// Create and initialize the input matrices and the matrix that
// holds the result.
double** m1 = initialize_matrix(create_matrix(size), size, gen);
double** m2 = initialize_matrix(create_matrix(size), size, gen);
double** result = create_matrix(size);
// Print to the console the time it takes to multiply the
// matrices serially.
wcout << L"serial: " << time_call([&] {
matrix_multiply(m1, m2, result, size);
}) << endl;
// Print to the console the time it takes to multiply the
// matrices in parallel.
wcout << L"parallel: " << time_call([&] {
parallel_matrix_multiply(m1, m2, result, size);
}) << endl;
// Free the memory that was allocated for the matrices.
destroy_matrix(m1, size);
destroy_matrix(m2, size);
destroy_matrix(result, size);
}
// Creates a square matrix with the given number of rows and columns.
double** create_matrix(size_t size)
{
double** m = new double*[size];
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
m[i] = new double[size];
}
return m;
}
// Frees the memory that was allocated for the given square matrix.
void destroy_matrix(double** m, size_t size)
{
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
delete[] m[i];
}
delete m;
}
// Initializes the given square matrix with values that are generated
// by the given generator function.
template <class Generator>
double** initialize_matrix(double** m, size_t size, Generator& gen)
{
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
for (size_t j = 0; j < size; ++j)
{
m[i][j] = static_cast<double>(gen());
}
}
return m;
}
L'output di esempio seguente è relativo a un computer con quattro processori.
serial: 3853
parallel: 1311
Compilazione del codice
Per compilare il codice, copiarlo e incollarlo in un progetto di Visual Studio o incollarlo in un file denominato parallelo-matrix-multiply.cpp e quindi eseguire il comando riportato di seguito in una finestra del prompt dei comandi di Visual Studio.
cl.exe /EHsc parallel-matrix-multiply.cpp