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