2.1 数据争用教程源文件
本教程所依赖的两个程序都存在数据争用：
-
第一个程序查找质数。该程序是用 C 编写的，并使用 OpenMP 指令进行了并行化。该源文件称为 prime_omp.c。
-
第二个程序也查找质数，也是用 C 编写的。但它使用 POSIX 线程（而不是 OpenMP 指令）进行了并行化。该源文件称为 prime_pthr.c。
2.1.1 获取数据争用教程源文件
本教程中使用的源文件位于 /opt/solstudio12.2/prod/examples/tha（Oracle Solaris 系统）或 /opt/oracle/solstudio12.2/prod/examples/tha（Linux 或 OpenSolaris 系统）下。这些示例位于 prime_omp 和 prime_pthr 子目录中。每个示例目录都包含 Makefile 和 DEMO 说明文件，但是本教程并不遵循这些说明，也不使用 Makefile。本教程将逐步指导您执行命令。
为了学习本教程，可以将 prime_omp.c 和 prime_pthr.c 文件从示例目录复制到其他目录，也可以创建自己的文件并从下面列出的代码内容中复制代码。
2.1.2 prime_omp.c 的源代码
prime_omp.c 的源代码如下所示：
1 /*
2 * Copyright (c) 2006, 2010, Oracle and/or its affiliates. All Rights Reserved.
3 * @(#)prime_omp.c 1.3 (Oracle) 10/03/26
4 */
5
6 #include <stdio.h>
7 #include <math.h>
8 #include <omp.h>
9
10 #define THREADS 4
11 #define N 10000
12
13 int primes[N];
14 int pflag[N];
15
16 int is_prime(int v)
17 {
18 int i;
19 int bound = floor(sqrt(v)) + 1;
20
21 for (i = 2; i < bound; i++) {
22 /* no need to check against known composites */
23 if (!pflag[i])
24 continue;
25 if (v % i == 0) {
26 pflag[v] = 0;
27 return 0;
28 }
29 }
30 return (v > 1);
31 }
32
33 int main(int argn, char **argv)
34 {
35 int i;
36 int total = 0;
37
38 #ifdef _OPENMP
39 omp_set_dynamic(0);
40 omp_set_num_threads(THREADS);
41 #endif
42
43 for (i = 0; i < N; i++) {
44 pflag[i] = 1;
45 }
46
47 #pragma omp parallel for
48 for (i = 2; i < N; i++) {
49 if ( is_prime(i) ) {
50 primes[total] = i;
51 total++;
52 }
53 }
54
55 printf("Number of prime numbers between 2 and %d: %d\n",
56 N, total);
57
58 return 0;
59 }
2.1.3 prime_pthr.c 的源代码
prime_pthr.c 的源代码如下所示：
1 /*
2 * Copyright (c) 2006, 2010, Oracle and/or its affiliates. All Rights Reserved.
3 * @(#)prime_pthr.c 1.4 (Oracle) 10/03/26
4 */
5
6 #include <stdio.h>
7 #include <math.h>
8 #include <pthread.h>
9
10 #define THREADS 4
11 #define N 10000
12
13 int primes[N];
14 int pflag[N];
15 int total = 0;
16
17 int is_prime(int v)
18 {
19 int i;
20 int bound = floor(sqrt(v)) + 1;
21
22 for (i = 2; i < bound; i++) {
23 /* no need to check against known composites */
24 if (!pflag[i])
25 continue;
26 if (v % i == 0) {
27 pflag[v] = 0;
28 return 0;
29 }
30 }
31 return (v > 1);
32 }
33
34 void *work(void *arg)
35 {
36 int start;
37 int end;
38 int i;
39
40 start = (N/THREADS) * (*(int *)arg);
41 end = start + N/THREADS;
42 for (i = start; i < end; i++) {
43 if ( is_prime(i) ) {
44 primes[total] = i;
45 total++;
46 }
47 }
48 return NULL;
49 }
50
51 int main(int argn, char **argv)
52 {
53 int i;
54 pthread_t tids[THREADS-1];
55
56 for (i = 0; i < N; i++) {
57 pflag[i] = 1;
58 }
59
60 for (i = 0; i < THREADS-1; i++) {
61 pthread_create(&tids[i], NULL, work, (void *)&i);
62 }
63
64 i = THREADS-1;
65 work((void *)&i);
66
67 for (i = 0; i < THREADS-1; i++) {
68 pthread_join(tids[i], NULL);
69 }
70
71 printf("Number of prime numbers between 2 and %d: %d\n",
72 N, total);
73
74 return 0;
75 }
2.1.3.1 数据争用在 prime_omp.c 和 prime_pthr.c 中的效果
当代码包含竞争情况时，内存访问的顺序是不确定的，因此每次运行的计算结果会不同。
通过编译和运行示例可以看出，由于代码中存在数据争用，每次执行 prime_omp 或 prime_pthr 时都会产生不正确且不一致的结果。
在下面的示例中，键入粗体形式的命令以编译并运行 prime_omp 程序：
% cc -xopenmp=noopt -o prime_omp prime_omp.c -lm % % ./prime_omp Number of prime numbers between 2 and 10000: 1229 % ./prime_omp Number of prime numbers between 2 and 10000: 1228 % ./prime_omp Number of prime numbers between 2 and 10000: 1229 |
在下面的示例中，键入粗体形式的命令以编译并运行 prime_pthr 程序：
% cc -mt -o prime_pthr prime_pthr.c -lm % % ./prime_pthr Number of prime numbers between 2 and 10000: 1140 % ./prime_pthr Number of prime numbers between 2 and 10000: 1122 % ./prime_pthr Number of prime numbers between 2 and 10000: 1141 |
请注意每个程序的三次运行结果的不一致性。可能需要运行这些程序三次以上才能看到不一致的结果。
接下来将会校验代码并创建实验，以便可以找出发生数据争用的位置。
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