實驗中涉及到并行計算

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,實驗中涉及到的并行計算,李連盟 李佳駿,MJPEG解碼程序子任務(wù)：,1.,FETCH:負責完成解碼流程中的霍夫曼解碼、反鋸齒掃描及反量化。,2.COMPUTE:最為費時的計算任務(wù)反離散余弦變換（IDCT）。,3.DISPATCH:從不同的COMPUTE任務(wù)計算完畢的宏塊，進行重新組織排列，最終生存圖像幀并傳送到幀緩存。,進行并行化！,在headers/mjpeg.h中用NB_IDCT定義了線程數(shù),。,在source/main.c中用Posix pthread多線程編程進行并行化。,Posix pthread簡介：,1.,數(shù)據(jù)類型,pthread_t:線程句柄,pthread_attr_t:線程屬性句柄,2.函數(shù),int pthread_create(pthread_t*restrict_tidp,const pthread_attr_t*restrict_attr,void*（*start_rtn)(void*),void*restrict arg);,/創(chuàng)建線程。參數(shù)：1.線程標識符指針2.線程屬性3.運行函數(shù)起始地址4.運行函數(shù)參數(shù),int pthread_join(pthread_t thread,void*retval);,/以阻塞的方式等待thread指定的線程結(jié)束。參數(shù):1.線程標識符2.返回值,int pthread_attr_init(pthread_attr_t*attr);,/初始化線程對象的屬性。,程序分析：,1.,標識符定義,pthread_t fetchThread,dispatchThread,idctThreadNB_IDCT;,pthread_attr_t fetchAttr,dispatchAttr;,2.數(shù)據(jù)分配,Channel*channel2*NB_IDCT+1;,Channel*fetch_channel1+NB_IDCT;,Channel*dispatch_channel1+NB_IDCT;,Channel*idct_channelNB_IDCT2;,/Channel是實現(xiàn)通信的容器 可以連接兩個以上的模塊,fetch_channel0=channel0;,dispatch_channel0=channel0;,for(uint32_t i=0;i NB_IDCT;i+),fetch_channeli+1=channel2*i+1;,dispatch_channeli+1=channel2*i+2;,idct_channeli0=channel2*i+1;,idct_channeli1=channel2*i+2;,fetch_channeli+1=channel2*i+1;,dispatch_channeli+1=channel2*i+2;,idct_channeli0=channel2*i+1;,idct_channeli1=channel2*i+2;,3.多線程,pthread_create(,for(uint32_t i=0;i NB_IDCT;i+),pthread_create(,#if 0 /預(yù)編譯語句 0屏蔽某段語句 1恢復(fù),pthread_attr_init(,fetchAttr.procid=0;,pthread_attr_init(,dispatchAttr.procid=3;,#endif,pthread_create(,pthread_join(dispatchThread,NULL);,幾個要點：,1.,Channel是實現(xiàn)通信的容器，可以連接兩個以上的模塊。在這個程序中，Channel用于放置幾個不同子程序間數(shù)據(jù)交互的空間，其中定義的channel、,fetch_channel、dispatch_channel、idct_channel都是指針，指向他們所對應(yīng)的那塊實際的物理地址。,2.通過賦值，channel上的奇數(shù)塊共享給了fetch和idct二維數(shù)組參數(shù)里的0號位（圖中的紅色塊），channel上的偶數(shù)塊共享給了dispatch和idct二維數(shù)組參數(shù)里的1號位（同種的藍色塊）。,3.整個并行的過程是這樣的：主線程創(chuàng)建一個子線程fetchThread運行fetch處理程序，參數(shù)是fetch_channel，即把fetch的處理結(jié)果分塊后放到fetch_channel（紅）上；創(chuàng)建N個子線程idctThread，并行運行idct計算程序，參數(shù)是,idct_channeli，即第i個子線程運行idct程序，從dict_channeli0（紅）上取出fetch的某塊運行結(jié)果，然后將自己處理后的結(jié)果放到dict_channeli1（藍）上；創(chuàng)建子線程dispatchThread運行dispatch程序，參數(shù)為dispatch_channel，即從disptch_channel（藍）上取出idct的結(jié)果，重新組合后，等待diptch運行結(jié)束后得出最后結(jié)果進行輸出。,4.程序中進行的初始數(shù)據(jù)分配與原始數(shù)據(jù)無關(guān)，而是分配fetch程序運行得到的結(jié)果。分多少塊，每塊多大是由數(shù)據(jù)大小和線程數(shù)來決定的。放在channel上的數(shù)據(jù)全部是與程序間的通信有關(guān)的，只有fetch的結(jié)果和idct的結(jié)果，原始數(shù)據(jù)進入fetch串行運行，與其他程序無關(guān)。在程序操作channel之前，channel是格式化了的。,性能分析：,多MIPS與運行時間的關(guān)系（MIPS數(shù)等于線程數(shù)）,性能分析：,同數(shù)量MIPS下，線程數(shù)與運行時間的關(guān)系,性能分析說明：,1.,從第一張圖表中線程數(shù)與核數(shù)相同，可以很明顯看出，并行計算對于計算性能有很好的提升作用。核數(shù)達到三個以后，并行的效果達到了極限。線程數(shù)與核數(shù)相同保證了最好的并行效果，防止了線程數(shù)過多造成的偽并行。,2.單純從并行計算的角度來看，第二張圖更能體現(xiàn)并行計算的效果。在相同的核數(shù)條件下，開不同的線程數(shù)對計算性能的提升作用。圖中沒有展示各核數(shù)下1個線程的計算時間，串行進行基本上需要2個線程并行計算大約兩倍的時間。,3.為了與我們之前的測試數(shù)據(jù)保存一致，我們沒有對timer進行修改。圖中的數(shù)據(jù)除以200就可以得到與其他組相當?shù)臏y試數(shù)據(jù)。,Thanks,！,