是否可以在並行區域中創建共享2D數組的局部局部選擇元素副本？ （共享，私有，障礙：OPenMP）

Question

我有n x n元素的二維網格。 在一次迭代中，我通過平均一個鄰居的值來計算一個元素的值。 那是：

    for(int i=0;i<n;i++)
        for(int j=0;j<n;j++)
            grid[i][j] = (grid[i-1][j] + grid[i][j-1] + grid[i+1][j] + grid[i][j+1])/4.0;

我需要運行上面的嵌套循環iter迭代次數。 我需要的是以下內容：

1. 我需要線程來計算該平均值，等到所有線程都完成計算並然后一次更新網格。
2. 具有iter迭代的循環將順序運行，但在每次迭代期間 ，應並行計算每個i和j的grid[i][j]的值。

為此，我有以下想法和問題：

1. 也許可以共享網格，並通過僅將線程中的這4個元素設為私有來放置計算出grid[i][j]所需的網格中選擇的4個元素的副本。 （基本上，所有線程都共享網格，但是每個線程中也有4 個特定於迭代的元素的本地副本。） 這可能嗎？
2. 實際上是否需要一個barrier才能使所有線程完成然后開始下一個迭代？

我對OpenMP的思維方式還很陌生，而我完全迷失在這個簡單的問題中。 如果有人可以幫助解決我的困惑，我將不勝感激。

Answer 1

1. 在實踐中，您想要的線程數比網格點數少得多，因此每個線程將計算一整束點（例如，一行）。 啟動OpenMP（或任何其他類型的）線程有一定的開銷，並且您的程序將始終受內存限制，而不是受CPU限制。 因此，為每個網格點啟動一個線程將使並行化計算的全部目的無效。 因此，不建議您使用第一個想法（盡管我不確定我是否正確理解它；也許這不是您的建議）。

2. 我建議（其他人在OP注釋中也指出），您應該分配兩倍的存儲網格值所需的內存，並使用兩次在兩次迭代之間交換的指針：一個指向保存只讀的先前迭代值的內存，另一個指向存儲只讀值的內存。到只寫的新迭代值。 請注意，您將只交換指針，而不實際復制內存。 迭代完成后，您可以將最終結果復制到所需的位置。

3. 是的，您需要在迭代之間同步線程，但是在OpenMP中，這通常可以通過在迭代循環中打開並行區域來隱式完成（在並行區域的末尾有一個隱式屏障）：

    for (int iter = 0; iter < niter; ++iter) { #pragma omp parallel { // get range of points for current thread // loop over thread's points and apply the stencil } } 

   或者，使用parallel for構造：

    const int np = n*n; for (int iter = 0; iter < niter; ++iter) { #pragma omp parallel for for (int ip = 0; ip < np; ++ip) { const int i = ip / n; const int j = ip % n; // apply the stencil to [i,j] } } 

   第二個版本將自動在可用線程之間平均分配工作，這很可能是您想要的。 首先，您必須手動進行。