1、深 圳 大 學(xué)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱：并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)名稱：矩陣乘法的OpenMP實(shí)現(xiàn)及性能分析姓 名： 學(xué) 號(hào)：班 級(jí)： 實(shí)驗(yàn)日期：2011年10月21日、11月4日一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 用OpenMP實(shí)現(xiàn)最基本的數(shù)值算法“矩陣乘法”2) 掌握f(shuō)or編譯制導(dǎo)語(yǔ)句3) 對(duì)并行程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的性能二.實(shí)驗(yàn)環(huán)境1) 硬件環(huán)境：32核CPU、32G內(nèi)存計(jì)算機(jī)；2) 軟件環(huán)境：Linux、Win2003、GCC、MPICH、VS2008；4) Windows登錄方式：通過(guò)遠(yuǎn)程桌面連接192.168.150.197，用戶名和初始密碼都是自己的學(xué)號(hào)。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用OpenMP編寫兩個(gè)n階的方陣a和b的相乘程序

2、，結(jié)果存放在方陣c中，其中乘法用for編譯制導(dǎo)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)并行化操作，并調(diào)節(jié)for編譯制導(dǎo)中schedule的參數(shù)，使得執(zhí)行時(shí)間最短，寫出代碼。方陣a和b的初始值如下： 輸入：方陣的階n、并行域的線程數(shù)輸出：c中所有元素之和、程序的執(zhí)行時(shí)間提示：a,b,c的元素定義為int型，c中所有元素之各定義為long long型。Windows計(jì)時(shí):用中的clock_t clock( void )函數(shù)得到當(dāng)前程序執(zhí)行的時(shí)間Linux計(jì)時(shí):#include timeval start,end;gettimeofday(&start,NULL);gettimeofday(&end,NULL);coutexecu

3、tion time: (end.tv_sec-start.tv_sec)+(double)(end.tv_usec-start.tv_usec)/ seconds endl;答：在windows下使用Microsofe Visual Studio編程，源代碼如下：#include #include #include #define NN 2000int aNNNN, bNNNN;long long cNNNN;void solve(int n, int num_thread)int i, j, t, k, time;clock_t startTime, endTime;long long su

4、m;omp_set_num_threads(num_thread);for(i=0;in;i+)/對(duì)矩陣a和矩陣b進(jìn)行初始化t=i+1;for(j=0;jn;j+)aij=t+;bij=1;startTime=clock();sum=0;#pragma omp parallel shared(a,b,c) private(i,j,k)#pragma omp for schedule(dynamic)for(i=0;in;i+)for(j=0;jn;j+)cij=0;for(k=0;kn;k+)cij+=aik*bkj;for(i=0;in;i+)for(j=0;jn;j+) sum+=cij;

5、endTime=clock();time=endTime-startTime;printf(sum=%lld time=%dmsn,sum,time);int main()int n, num_thread;while(scanf(%d%d,&n,&num_thread)!=EOF)solve(n,num_thread);return 0;2. 分析矩陣相乘程序的執(zhí)行時(shí)間、加速比和效率：方陣階固定為1000，節(jié)點(diǎn)數(shù)分別取1、2、4、8、16和32時(shí)，為減少誤差，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5次，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。答： 串行執(zhí)行時(shí)程序的執(zhí)行時(shí)間為：T = 15.062s加速比=順序執(zhí)行時(shí)間/并行執(zhí)行時(shí)間效率

6、=加速比/節(jié)點(diǎn)數(shù)表1 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下程序的執(zhí)行時(shí)間（秒） 節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果12481632第1次16.6408.1724.0782.1251.0930.594第2次16.4228.1564.1722.1411.0780.578第3次16.4068.2664.0782.1251.0940.563第4次16.7818.1724.0792.1091.0940.563第5次16.4228.1714.0782.1251.0930.578平均值16.53428.18744.09702.12501.09040.5752圖1 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下程序的執(zhí)行時(shí)間圖2 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下程序的加速比圖3 不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下程序的效率執(zhí)行

7、時(shí)間的分析：隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，程序的執(zhí)行時(shí)間減少，大概可以從結(jié)果中得出，隨著節(jié)點(diǎn)書的增加一倍，執(zhí)行時(shí)間減少一半加速比的分析：隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，程序的加速比增加，大概可以從結(jié)果中得出，隨著節(jié)點(diǎn)書的增加一倍，加速相應(yīng)的增加接近一倍效率的分析：隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，程序的效率逐漸減少3. 分析矩陣相乘程序的問(wèn)題規(guī)模與效率的關(guān)系：固定節(jié)點(diǎn)數(shù)為4，讓方陣階從200到1600之間變化，每隔100取一個(gè)值。（為了減少時(shí)間，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可只執(zhí)行1次）答：表2 相同節(jié)點(diǎn)數(shù)下不同問(wèn)題規(guī)模程序的執(zhí)行時(shí)間與效率方陣階數(shù)并行執(zhí)行時(shí)間串行執(zhí)行時(shí)間效率2000.0150.0470.3000.0160.1091.4000.0630.2971.5000.1560.6571.6000.4061.641.7000.9073.5780.8001.6096.360.9002.57810.1090.10003.81214.8910.11005.3921.0320.9755112007.34428.7340.13009.68837