大连东软信息学院-多核多线程-实验一

1-项目一：Windows*Threads多线程编程模块一：基础模块4编译执行，输出结果：简答与思考：写出修改后的HelloThreads的代码。//HelloThreads.cpp:定¡§义°?控?制?台¬¡§应®|用®?程¨¬序¨°的Ì?入¨?口¨²点Ì?。¡ê#include"stdafx.h"#include<windows.h>constintnumThreads=4;DWORDWINAPIhelloFunc(LPVOIDarg){ intmyNum=*((int*)arg);printf("HelloThread!Thread%d\n",myNum); return0;}intmain(intargc,_TCHAR*argv[]){ HANDLEhThread[numThreads];inttNum[numThreads]; for(inti=0;i<numThreads;i++) {tNum[i]=i; hThread[i]= CreateThread(NULL,0,helloFunc,&tNum[i],0,NULL); }WaitForMultipleObjects(numThreads,hThread,TRUE,INFINITE); return0;}项目总结。在主线程中循环调用CreateThread（）函数生成四个子线程分别去执行helloFunc（）函数，并将线程的句柄保存在hThread数组中，CreateThread()的第四个参数给每个线程传递参数tNum获取该线程号，由helloFunc（）的参数接收并指向内容。由于主线程为每个子线程传递了不同的参数，所以通过子线程的执行结果可以判断出四个线程的执行顺序。这个实验要我们初步认识了程序的并行化设计思想，为以后的并行化程序设计打下了基础。模块二：临界区模块3编译执行，记录结果：Pi=Thetimeofcalculationwasseconds6编译执行，记录结果：Pi=Thetimeofcalculationwasseconds7加速比：1.90503951，并行效率：0.47625988简答与思考：1如何进行并行化的？请写出并行化的思路与具体的代码。答：在程序中创建两个子线程，另主线程等待所有的子线程执行结束后退出。代码：#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<time.h>staticlongnum_steps=1000000000;constintgNumThreads=2;doublestep=0.0,pi=0.0,sum=0.0;CRITICAL_SECTIONgCS;DWORDWINAPIthreadFunction(LPVOIDpArg){ intmyNum=*((int*)pArg); doublesum1=0.0,x; for(inti=myNum;i<num_steps;i+=gNumThreads){x=(i+0.5)*step;sum1=sum1+4.0/(1.0+x*x);#include<windows.h>#include<math.h>#include<time.h>#defineNUMTHREADS4#defineSERIES_MEMBER_COUNT100000HANDLE*threadHandles,masterThreadHandle,*eventHandles;CRITICAL_SECTIONcountCS;double*sums;doublex=1.0,res=0.0;intthreadCount=0;doublegetMember(intn,doublex){ doublenumerator=1; for(inti=0;i<n;i++) numerator=numerator*x; if(n%2==0) return(-numerator/n); else returnnumerator/n;}DWORDWINAPIthreadProc(LPVOIDpar){ intthreadIndex=*((int*)par); sums[threadIndex]=0; for(inti=threadIndex;i<SERIES_MEMBER_COUNT;i+=NUMTHREADS) sums[threadIndex]+=getMember(i+1,x); SetEvent(eventHandles[threadIndex]); //SignalMasterthreadthatonemoreprocessingthreadisdone //EnterCriticalSection(&countCS); //threadCount++;//LeaveCriticalSection(&countCS); deletepar; return0;}DWORDWINAPImasterThreadProc(LPVOIDpar){ for(inti=0;i<NUMTHREADS;i++)ResumeThread(threadHandles[i]);//Startcomputingthreads //while(threadCount!=NUMTHREADS){}//busywaituntilallthreadsaredonewithcomputationofpartialsums WaitForMultipleObjects(NUMTHREADS,eventHandles,TRUE,INFINITE); res=0; for(inti=0;i<NUMTHREADS;i++) res+=sums[i]; return0;}intmain(){ clock_tstart,stop; threadHandles=newHANDLE[NUMTHREADS+1]; eventHandles=newHANDLE[NUMTHREADS+1]; //InitializeCriticalSection(&countCS); sums=newdouble[NUMTHREADS];start=clock(); for(inti=0;i<NUMTHREADS;i++) { int*threadIdPtr=newint; *threadIdPtr=i; threadHandles[i]=CreateThread(NULL,0,threadProc,threadIdPtr,CREATE_SUSPENDED,NULL); eventHandles[i]=CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL); } threadHandles[NUMTHREADS]=CreateThread(NULL,0,masterThreadProc,NULL,0,NULL); printf("Countofln(1+x)Mercator'sseriesmembersis%d\n",SERIES_MEMBER_COUNT); printf("Argumentvalueofxis%f\n",(double)x); WaitForMultipleObjects(NUMTHREADS+1,threadHandles,TRUE,INFINITE); stop=clock(); for(inti=0;i<NUMTHREADS+1;i++)CloseHandle(threadHandles[i]); deletethreadHandles; deleteeventHandles; //DeleteCriticalSection(&countCS); deletesums; printf("Resultis%10.8f\n",res); printf("Byfunctioncallln(1+%f)=%10.8f\n",x,log(1+x)); printf("Thetimeofcalculationwas%fseconds\n",((double)(stop-start)/1000.0)); printf("Pressanykey..."); getch(); return0;}3是否可以对该并行化方案进行进一步的优化？如何优化？线程在被创建时就执行，不再去唤醒，“master”只需等待事件被激发，效率就会有所提高。4项目总结。模块四：信号量模块3这是串行代码实现，编译执行，记录结果。6编译执行并行版本，多次运行，记录结果：第1次执行结果：第2次执行结果：第3次执行结果：10修正后项目的输出结果为：简答与思考：1SemaphoreS项目与SemaphoreT项目执行结果不一致的原因是什么？在多线程中fd和TotalWords，TotalEventWords，TotalOddWords属于共享变量，在并发执行的过程中会造成数据冲突。fd对于每个线程是互斥的，是因为在文件指针往下一行改变时，不准许其它线程对该操作有影响，不然就会造成该问题的计数结果不正确的现象；而TotalWords，TotalEventWords，TotalOddWords这几个变量，是计算总的字符串个数，含有偶数数量字符的字符串的个数及含有奇数个字符的字符串的个数，毋庸置疑，它们也是共享资源，在对他们进行累加时，要注意数据冲突。2如何修改SemaphoreT项目源代码？写出修改思路和关键代码。可以采用临界区的方法去做，也可以采用信号量。信号量也是一种内核对象，它可以对当前的资源计数，这是与临界区最大的不同，当资源数量大于0时，等待该信号量的线程就可以获得该资源得以继续执行。改进方案：在代码中应用两个信号量hSem1，hSem2，hSem1用于线程对文件指针fd的互斥，hSem2用于对全局变量TotalWords，TotalEventWords，TotalOddWords的互斥，对于每一个子线程，由于我们的思路是按行计算，然后累加的，对于偶数数量字符的字符串的个数以及含有奇数数量字符串的个数计算，要注意采取巧妙点的处理办法。#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<stdio.h>#include<time.h>FILE*fd;intTotalEvenWords=0,TotalOddWords=0,TotalWords=0;HANDLEhSem1,hSem2;constintNUMTHREADS=4;intGetNextLine(FILE*f,char*Line){ if(fgets(Line,132,f)==NULL)if(feof(f))returnEOF;elsereturn1;}intGetWordAndLetterCount(char*Line){ intWord_Count=0,OddWords=0,EvenWords=0,Letter_Count=0; for(inti=0;i<132;i++) { if((Line[i]!='')&&(Line[i]!=0)&&(Line[i]!='\n'))Letter_Count++; else{ if(Letter_Count!=0){ if(Letter_Count%2){ OddWords++;Word_Count++; Letter_Count=0; } else{ EvenWords++; Word_Count++; Letter_Count=0; } } if(Line[i]==0)break; } } return(Word_Count*10000+OddWords*100+EvenWords);}DWORDWINAPICountWords(LPVOIDarg){BOOLbDone=FALSE;charinLine[132];intlCount=0; while(!bDone) {WaitForSingleObject(hSem1,INFINITE);//进?bDone=(GetNextLine(fd,inLine)==EOF); ReleaseSemaphore(hSem1,1,NULL);//出? if(!bDone){ lCount=GetWordAndLetterCount(inLine); WaitForSingleObject(hSem2,INFINITE);//进?TotalWords+=lCount/10000; TotalOddWords+=(lCount%10000)/100; TotalEvenWords+=lCount%100; ReleaseSemaphore(hSem2,1,NULL);//出?}} re