Параллельные вычисления с использованием нескольких ядер с Open-MP

Я изо всех сил пытаюсь понять, как распараллелить этот код с OpenMP, любая помощь приветствуется. Ниже базовый код и описание.

При моделировании набора мягких частиц (например, белков в жидкости) между парой частиц возникает сила отталкивания, когда они перекрываются. Цель этого задания - использовать параллельные вычисления для ускорения вычисления этих сил отталкивания с использованием нескольких ядер с Open-MP.

В функции силы отталкивания предполагается, что частицы имеют единичный радиус. Частицы находятся в «ящике для моделирования» размером L × L × L. Размер L выбирается таким, чтобы объемная доля частиц составляла φ = 0,3. Блок моделирования имеет периодические (циклические) граничные условия, которые объясняют, почему нам нужно использовать функцию остатка для вычисления расстояния между двумя частицами. Если частицы перекрываются, то есть расстояние s между двумя частицами меньше 2, тогда сила отталкивания пропорциональна k (2-s), где k - силовая постоянная. Сила действует вдоль вектора, соединяющего две частицы.

  1. Напишите программу, которая проверяет правильность вашего кода. Это можно сделать, вычислив правильные силы и сравнив их с силами, вычисленными вашим оптимизированным кодом. Приведите доказательства в своем отчете, что ваша программа работает правильно, используя вашу тестовую программу.
  2. Насколько быстрее ваш ускоренный код по сравнению с предоставленным базовым кодом? Включите тайминги для задач разного размера. Обязательно включите в отчет список своего кода.

Код для распараллеливания

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <sys/time.h>

double get_walltime() {
struct timeval tp;
gettimeofday(&tp, NULL);
return (double) (tp.tv_sec + tp.tv_usec*1e-6); }

void force_repulsion(int np, const double *pos, double L, double     krepulsion, double *forces)
{
int i, j;
 double posi [4]; double rvec [4];
 double s2, s, f;
 // initialize forces to zero
for (i=0; i<3*np; i++)
 forces[i] = 0.;
 // loop over all pairs
for (i=0; i<np; i++)
 {
posi[0] = pos[3*i ];
posi[1] = pos[3*i+1]; posi[2] = pos[3*i+2];
for (j=i+1; j<np; j++)
 {
// compute minimum image difference
 rvec[0] = remainder(posi[0] - pos[3*j ], L);
 rvec[1] = remainder(posi[1] - pos[3*j+1], L);
 rvec[2] = remainder(posi[2] - pos[3*j+2], L);
 s2 = rvec [0]* rvec [0] + rvec [1]* rvec [1] + rvec [2]* rvec [2];
 if (s2 < 4)
 {
 s = sqrt(s2);
 rvec[0] /= s; rvec[1] /= s;
 rvec[2] /= s;
 f = krepulsion*(2.-s);
 forces[3*i ] += f*rvec[0];
 forces[3*i+1] += f*rvec[1];
 forces[3*i+2] += f*rvec[2];
 forces[3*j ] += -f*rvec[0];
 forces[3*j+1] += -f*rvec[1];
 forces[3*j+2] += -f*rvec[2]; }
 } }
 }


 int main(int argc, char *argv[]) {
 int i;
 int np = 100; // default number of particles
 double phi = 0.3; // volume fraction
 double krepulsion = 125.; // force constant
 double *pos; double *forces;
 double L, time0 , time1;

if (argc > 1)
np = atoi(argv[1]);

L = pow(4./3.*3.1415926536*np/phi, 1./3.);
 // generate random particle positions inside simulation box
forces = (double *) malloc(3*np*sizeof(double));
pos = (double *) malloc(3*np*sizeof(double));
for (i=0; i<3*np; i++)
  pos[i] = rand()/(double)RAND_MAX*L;
// measure execution time of this function

time0 = get_walltime ();
force_repulsion(np, pos, L, krepulsion, forces);
time1 = get_walltime ();

printf("number of particles: %d\n", np);
printf("elapsed time: %f\n", time1-time0);
free(forces);
free(pos);
return 0; }

Добро пожаловать в Stack Overflow, прочтите как задавать домашние задания. Также правильно отформатируйте код.

Zulan 09.09.2018 19:46
Это руководство - хорошее введение в OpenMP.
Shawn 09.09.2018 20:36
Стоит ли изучать PHP в 2023-2024 годах?
Стоит ли изучать PHP в 2023-2024 годах?
Привет всем, сегодня я хочу высказать свои соображения по поводу вопроса, который я уже много раз получал в своем сообществе: "Стоит ли изучать PHP в...
Поведение ключевого слова "this" в стрелочной функции в сравнении с нормальной функцией
Поведение ключевого слова "this" в стрелочной функции в сравнении с нормальной функцией
В JavaScript одним из самых запутанных понятий является поведение ключевого слова "this" в стрелочной и обычной функциях.
Приемы CSS-макетирования - floats и Flexbox
Приемы CSS-макетирования - floats и Flexbox
Здравствуйте, друзья-студенты! Готовы совершенствовать свои навыки веб-дизайна? Сегодня в нашем путешествии мы рассмотрим приемы CSS-верстки - в...
Тестирование функциональных ngrx-эффектов в Angular 16 с помощью Jest
В системе управления состояниями ngrx, совместимой с Angular 16, появились функциональные эффекты. Это здорово и делает код определенно легче для...
Концепция локализации и ее применение в приложениях React ⚡️
Концепция локализации и ее применение в приложениях React ⚡️
Локализация - это процесс адаптации приложения к различным языкам и культурным требованиям. Это позволяет пользователям получить опыт, соответствующий...
Пользовательский скаляр GraphQL
Пользовательский скаляр GraphQL
Листовые узлы системы типов GraphQL называются скалярами. Достигнув скалярного типа, невозможно спуститься дальше по иерархии типов. Скалярный тип...
2
2
125
1
Перейти к ответу Данный вопрос помечен как решенный

Ответы 1

Ответ принят как подходящий

Теоретически это было бы так просто:

void force_repulsion(int np, const double *pos, double L, double krepulsion, 
 double *forces)
{

   // initialize forces to zero
   #pragma omp parallel for
   for (int i = 0; i < 3 * np; i++)
     forces[i] = 0.;
   // loop over all pairs
   #pragma omp parallel for
   for (int i = 0; i < np; i++)
   {
    double posi[4];
    double rvec[4];
    double s2, s, f;

    posi[0] = pos[3 * i];
    //...

Компиляция:

g++ -fopenmp example.cc -o example

Обратите внимание, что я не проверял правильность. Убедитесь, что у вас нет глобальной переменной внутри параллели для (поскольку я обновлял ваш код ..)

Спасибо! Это определенно сработало, и я вижу некоторые улучшения во времени работы :)

Bori G 11.09.2018 20:56

Другие вопросы по теме