OpenMPプログラミング - 並列実行中の1スレッド実行

並列実行中の1スレッド実行

並列化コードの途中で、一部のコードを1つのスレッドで実行したいことがあります。例えばomp_get_thread_num()で0が返されたときだけ実行することもできますが、 OpenMPには次の表に示す専用の#pragma命令も用意されています。

omp master	対象範囲をスレッド番号0のスレッドで実行します。対象範囲の最後にバリアはありません。
omp single	対象範囲を1つのスレッドで実行します。スレッド番号は決まっていません。対象範囲の最後にバリアが挿入されます。
omp single nowait	nowaitを追加することで、対象範囲の最後にバリアが挿入されないようにします。

例えば#pragma omp singleは次の図のような動作をします。

以下、各項目について例を示していきます。

omp master

omp masterで囲まれたコードは、スレッド番号0のスレッドで実行されます。そのコード例は次のようになります。

#include <iostream>
#include <omp.h>

int main()
{
    #pragma omp parallel
    {
        #pragma omp critical(crit_cout)
        {
            std::cout << "parallel1: ichigothread "
                      << omp_get_thread_num() << std::endl;
        }
        #pragma omp master
        {
            #pragma omp critical(crit_cout)
            {
                std::cout << "master: ichigothread "
                          << omp_get_thread_num() << std::endl;
            }
        }
        #pragma omp critical(crit_cout)
        {
            std::cout << "parallel2: ichigothread "
                      << omp_get_thread_num() << std::endl;
        }
        #pragma omp barrier
    }

    return 0;
}

以下にその出力の1例を示します。 masterの最後にバリアはありませんので、スレッド3でparallel1部分が完了する前に、スレッド0やスレッド2でparallel2部分が実行されたことがわかります。

parallel1: ichigothread 0
parallel1: ichigothread 2
master: ichigothread 0
parallel2: ichigothread 0
parallel2: ichigothread 2
parallel1: ichigothread 3
parallel1: ichigothread 1
parallel2: ichigothread 3
parallel2: ichigothread 1

omp single

omp singleで囲まれたコードは、1つのスレッドで実行されます。そのコード例は次のようになります。

#include <iostream>
#include <omp.h>

int main()
{
    #pragma omp parallel
    {
        #pragma omp critical(crit_cout)
        {
            std::cout << "parallel1: ichigothread "
                      << omp_get_thread_num() << std::endl;
        }
        #pragma omp single
        {
            #pragma omp critical(crit_cout)
            {
                std::cout << "single: ichigothread "
                          << omp_get_thread_num() << std::endl;
            }
        }
        #pragma omp critical(crit_cout)
        {
            std::cout << "parallel2: ichigothread "
                      << omp_get_thread_num() << std::endl;
        }
        #pragma omp barrier
    }

    return 0;
}

以下にその出力の1例を示します。この例ではスレッド0で実行されていますが、別のスレッドで実行される可能性もあります。 singleの最後にはバリアが自動的に挿入されますので、すべてのスレッドでparallel1部分が完了してから、parallel2部分が実行されたことがわかります。

parallel1: ichigothread 0
single: ichigothread 0
parallel1: ichigothread 1
parallel1: ichigothread 3
parallel1: ichigothread 2
parallel2: ichigothread 0
parallel2: ichigothread 2
parallel2: ichigothread 3
parallel2: ichigothread 1

omp single nowait

omp singleでは囲まれたコードの最後にバリアが挿入されるため、コードによっては実行効率が落ちます。最後にnowaitと入れておくと、このバリアが自動的に挿入されることはなくなります。（自分でバリアを置くことは可能です）そのコード例は次のようになります。

#include <iostream>
#include <omp.h>

int main()
{
    #pragma omp parallel
    {
        #pragma omp critical(crit_cout)
        {
            std::cout << "parallel1: ichigothread "
                      << omp_get_thread_num() << std::endl;
        }
        #pragma omp single nowait
        {
            #pragma omp critical(crit_cout)
            {
                std::cout << "single: ichigothread "
                          << omp_get_thread_num() << std::endl;
            }
        }
        #pragma omp critical(crit_cout)
        {
            std::cout << "parallel2: ichigothread "
                      << omp_get_thread_num() << std::endl;
        }
        #pragma omp barrier
    }

    return 0;
}

以下にその出力の1例を示します。バリアがなくなったことで、スレッド1やスレッド3でparallel1部分が完了する前に、スレッド0でparallel2部分が実行されたことがわかります。

parallel1: ichigothread 0
single: ichigothread 0
parallel1: ichigothread 2
parallel2: ichigothread 0
parallel1: ichigothread 1
parallel1: ichigothread 3
parallel2: ichigothread 2
parallel2: ichigothread 3
parallel2: ichigothread 1

OpenMPプログラミング - 並列実行中の1スレッド実行

並列実行中の1スレッド実行

omp master

omp single

omp single nowait

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