并行计算第一次实验报告

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并行计算的实验

实验一多线程计算π，性能分析1.1 实验内容多线程计算π，性能分析1.2 实验原理1.3实现方法编程语言：c++多线程：windows 多线程thread平台：windows 7600(32bit)，Lenovo T400 Laptop ，IntelCore 2 Duo P8400 @ 2.26GHz集成开发环境：Visual Studio Team System 2008(32bit)1.4程序流程图NN i dx x Ni 15.0141402102⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛++≈+=∑⎰≤≤π1.5实验结果线程数NUM_THREAD=4N π Time-cost100 3.14160098692312 3ms1000 3.14159273692313 4ms10000 3.14159265442313 5ms100000 3.14159265359813 25ms1000000 3.14159265358990 82ms1.6性能分析精度随叠加次数N的增大而趋近于π的真实值，计算时间也随之增高；相同的叠加次数下，因为是双核处理器，线程数为2时计算性能最高。

理论性能提升有极限值，所以不会因为线程的增多而性能无限增强。

当线程数很大时，计算时间增加很快。

1.7总结展望第一次编写并行化的程序，对多线程编程有了初步的认识。

由于是在Visual Studio平台下编程，很多知识是从Lunix平台移植过来的，虽然表现形式有少许差别，但核心思想一致。

通过学习，对windows多线程编程有了一定的掌握。

实验二3PCF计算多线程实现2.1实验内容▪定义：–点集D、R。

–定义D中的点为a i∈D，R中的点为b i∈R。

多核编程与并行计算实验报告 (1)

多核编程与并行计算实验报告姓名：日期：2014年 4月20日实验一// exa1.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<process.h>#include<iostream>#include<fstream>using namespace std;void ThreadFunc1(PVOID param){while(1){Sleep(1000);cout<<"This is ThreadFunc1"<<endl;}}void ThreadFunc2(PVOID param){while(1){Sleep(1000);cout<<"This is ThreadFunc2"<<endl;}}int main(){int i=0;_beginthread(ThreadFunc1,0,NULL);_beginthread(ThreadFunc2,0,NULL);Sleep(3000);cout<<"end"<<endl;return 0;}实验二// exa2.cpp : Defines the entry point for the console application. //#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<iostream>using namespace std;DWORD WINAPI FunOne(LPVOID param){while(true){Sleep(1000);cout<<"hello! ";}return 0;}DWORD WINAPI FunTwo(LPVOID param){while(true){Sleep(1000);cout<<"world! ";}return 0;}int main(int argc, char* argv[]){int input=0;HANDLE hand1=CreateThread (NULL, 0, FunOne, (void*)&input, CREATE_SUSPENDED, NULL); HANDLE hand2=CreateThread (NULL, 0, FunTwo, (void*)&input, CREATE_SUSPENDED, NULL);while(true){cin>>input;if(input==1){ResumeThread(hand1);ResumeThread(hand2);}else{SuspendThread(hand1);SuspendThread(hand2);}};TerminateThread(hand1,1);TerminateThread(hand2,1);return 0;}实验三// exa3.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<iostream>using namespace std;int globalvar = false;DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID pParam){cout<<"ThreadFunc"<<endl;Sleep(200);globalvar = true;return 0;}int main(){HANDLE hthread = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, NULL);if (!hthread){cout<<"Thread Create Error ! "<<endl;CloseHandle(hthread);}while (!globalvar)cout<<"Thread while"<<endl;cout<<"Thread exit"<<endl;return 0;}实验四：// exa4.cpp : Defines the entry point for the console application. //#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<process.h>#include<iostream>#include<fstream>using namespace std;HANDLE evRead, evFinish;void ReadThread(LPVOID param){WaitForSingleObject (evRead ,INFINITE);cout<<"Reading"<<endl;SetEvent (evFinish);}void WriteThread(LPVOID param){cout<<"Writing"<<endl;SetEvent (evRead);}int main(int argc , char * argv[]){evRead = CreateEvent (NULL ,FALSE ,FALSE ,NULL) ;evFinish = CreateEvent (NULL ,FALSE ,FALSE ,NULL) ;_beginthread(ReadThread , 0 , NULL) ;_beginthread(WriteThread , 0 , NULL) ;WaitForSingleObject (evFinish,INFINITE) ;cout<<"The Program is End"<<endl;return 0 ;}实验五// exa5.cpp : Defines the entry point for the console application. //#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<process.h>#include<iostream>#include<fstream>using namespace std;int total = 100 ;HANDLE evFin[2] ;CRITICAL_SECTION cs ;void WithdrawThread1(LPVOID param){EnterCriticalSection(&cs) ;if ( total-90 >= 0){total -= 90 ;cout<<"You withdraw 90"<<endl;}elsecout<<"You do not have that much money"<<endl;LeaveCriticalSection(&cs) ;SetEvent (evFin[0]) ;}void WithdrawThread2(LPVOID param){EnterCriticalSection(&cs) ;if ( total-20 >= 0){total -= 20 ;cout<<"You withdraw 20"<<endl;}elsecout<<"You do not have that much money"<<endl;LeaveCriticalSection(&cs) ;LeaveCriticalSection(&cs) ;SetEvent (evFin[1]) ;}int main(int argc , char * argv[]){evFin[0] = CreateEvent (NULL,FALSE,FALSE,NULL) ;evFin[1] = CreateEvent (NULL,FALSE,FALSE,NULL) ;InitializeCriticalSection(&cs) ;_beginthread(WithdrawThread1 , 0 , NULL) ;_beginthread(WithdrawThread2 , 0 , NULL) ;WaitForMultipleObjects(2 ,evFin ,TRUE ,INFINITE) ;DeleteCriticalSection(&cs) ;cout<<total<<endl;return 0 ;}实验六：// exa6.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<iostream.h>#define THREAD_INSTANCE_NUMBER 3LONG g_fResourceInUse = FALSE;LONG g_lCounter = 0;DWORD ThreadProc(void * pData) {int ThreadNumberTemp = (*(int*) pData);HANDLE hMutex;cout << "ThreadProc: " << ThreadNumberTemp << " is running!" << endl;if ((hMutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, "Mutex.Test")) == NULL) { cout << "Open Mutex error!" << endl;}cout << "ThreadProc " << ThreadNumberTemp << " gets the mutex"<< endl;ReleaseMutex(hMutex);CloseHandle(hMutex);return 0;}int main(int argc, char* argv[]){int i;DWORD ID[THREAD_INSTANCE_NUMBER];HANDLE h[THREAD_INSTANCE_NUMBER];HANDLE hMutex;if ( (hMutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, "Mutex.Test")) == NULL) { if ((hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, "Mutex.Test")) == NULL ) { cout << "Create Mutex error!" << endl;return 0;}}for (i=0;i<THREAD_INSTANCE_NUMBER;i++){h[i] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadProc,(void *)&ID[i],0,&(ID[i]));if (h[i] == NULL)cout << "CreateThread error" << ID[i] << endl;elsecout << "CreateThread: " << ID[i] << endl;}WaitForMultipleObjects(THREAD_INSTANCE_NUMBER,h,TRUE,INFINITE);cout << "Close the Mutex Handle! " << endl;CloseHandle(hMutex);return 0;}实验七// exa7.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<iostream.h>#define THREAD_INSTANCE_NUMBER 3DWORD foo(void * pData) {int ThreadNumberTemp = (*(int*) pData);HANDLE hSemaphore;cout << "foo: " << ThreadNumberTemp << " is running!" << endl;if ((hSemaphore = OpenSemaphore(SEMAPHORE_ALL_ACCESS, FALSE, "Semaphore.Test")) == NULL) {cout << "Open Semaphore error!" << endl;}cout << "foo " << ThreadNumberTemp << " gets the semaphore"<< endl;ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);CloseHandle(hSemaphore);return 0;}int main(int argc, char* argv[]){int i;DWORD ThreadID[THREAD_INSTANCE_NUMBER];HANDLE hThread[THREAD_INSTANCE_NUMBER];HANDLE hSemaphore;if ((hSemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,1, "Semaphore.Test")) == NULL ) { cout << "Create Semaphore error!" << endl;return 0;}for (i=0;i<THREAD_INSTANCE_NUMBER;i++){hThread[i] = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) foo,(void *)&ThreadID[i],0,&(ThreadID[i]));if (hThread[i] == NULL)cout << "CreateThread error" << ThreadID[i] << endl;elsecout << "CreateThread: " << ThreadID[i] << endl;}WaitForMultipleObjects(THREAD_INSTANCE_NUMBER,hThread,TRUE,INFINITE);cout << "Close the Semaphore Handle! " << endl;CloseHandle(hSemaphore);return 0;}实验八：// exa8.cpp : Defines the class behaviors for the application.//#include"stdafx.h"#include"exa8.h"#include"MainFrm.h"#include"exa8Doc.h"#include"exa8View.h"#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#undef THIS_FILEstatic char THIS_FILE[] = __FILE__;#endif///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CExa8AppBEGIN_MESSAGE_MAP(CExa8App, CWinApp)//{{AFX_MSG_MAP(CExa8App)ON_COMMAND(ID_APP_ABOUT, OnAppAbout)// NOTE - the ClassWizard will add and remove mapping macros here.// DO NOT EDIT what you see in these blocks of generated code!//}}AFX_MSG_MAP// Standard file based document commandsON_COMMAND(ID_FILE_NEW, CWinApp::OnFileNew)ON_COMMAND(ID_FILE_OPEN, CWinApp::OnFileOpen)END_MESSAGE_MAP()/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CExa8App constructionCExa8App::CExa8App(){// TODO: add construction code here,// Place all significant initialization in InitInstance}/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// The one and only CExa8App objectCExa8App theApp;/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CExa8App initializationBOOL CExa8App::InitInstance(){AfxEnableControlContainer();// Standard initialization// If you are not using these features and wish to reduce the size// of your final executable, you should remove from the following// the specific initialization routines you do not need.#ifdef _AFXDLLEnable3dControls(); // Call this when using MFC in a shared DLL #elseEnable3dControlsStatic(); // Call this when linking to MFC statically#endif// Change the registry key under which our settings are stored.// TODO: You should modify this string to be something appropriate// such as the name of your company or organization.SetRegistryKey(_T("Local AppWizard-Generated Applications"));LoadStdProfileSettings(); // Load standard INI file options (including MRU) // Register the application's document templates. Document templates// serve as the connection between documents, frame windows and views.CSingleDocTemplate* pDocTemplate;pDocTemplate = new CSingleDocTemplate(IDR_MAINFRAME,RUNTIME_CLASS(CExa8Doc),RUNTIME_CLASS(CMainFrame), // main SDI frame windowRUNTIME_CLASS(CExa8View));AddDocTemplate(pDocTemplate);// Parse command line for standard shell commands, DDE, file openCCommandLineInfo cmdInfo;ParseCommandLine(cmdInfo);// Dispatch commands specified on the command lineif (!ProcessShellCommand(cmdInfo))return FALSE;// The one and only window has been initialized, so show and update it.m_pMainWnd->ShowWindow(SW_SHOW);m_pMainWnd->UpdateWindow();return TRUE;}///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAboutDlg dialog used for App Aboutclass CAboutDlg : public CDialog{public:CAboutDlg();// Dialog Data//{{AFX_DATA(CAboutDlg)enum { IDD = IDD_ABOUTBOX };//}}AFX_DATA// ClassWizard generated virtual function overrides//{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg)protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL// Implementationprotected://{{AFX_MSG(CAboutDlg)// No message handlers//}}AFX_MSGDECLARE_MESSAGE_MAP()};CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg::IDD){//{{AFX_DATA_INIT(CAboutDlg)//}}AFX_DATA_INIT}void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX){CDialog::DoDataExchange(pDX);//{{AFX_DATA_MAP(CAboutDlg)//}}AFX_DATA_MAP}BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog)//{{AFX_MSG_MAP(CAboutDlg)// No message handlers//}}AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()// App command to run the dialogvoid CExa8App::OnAppAbout(){CAboutDlg aboutDlg;aboutDlg.DoModal();}///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CExa8App message handlers、实验九：using System;using System.Threading;class Test{static void Main(){ThreadStart threadDelegate = new ThreadStart(Work.DoWork);Thread newThread = new Thread(threadDelegate);newThread.Start();Work w = new Work();w.Data = 42;threadDelegate = new ThreadStart(w.DoMoreWork);newThread = new Thread(threadDelegate);newThread.Start();}}class Work{public static void DoWork(){Console.WriteLine("Static thread procedure.");}public int Data;public void DoMoreWork(){Console.WriteLine("Instance thread procedure. Data={0}", Data);}实验十：using System;using System.Threading;class Test{static int total = 100;public static void WithDraw1(){int n=90;if (n <= total){total -= n;Console.WriteLine("You have withdrawn. n={0}", n);Console.WriteLine("total={0}", total);}else{Console.WriteLine("You do not enough money. n={0}", n);Console.WriteLine("total={0}", total);}}public static void WithDraw2()int n = 20;if (n <= total){total -= n;Console.WriteLine("You have withdrawn. n={0}", n);Console.WriteLine("total={0}", total);}else{Console.WriteLine("You do not enough money. n={0}", n);Console.WriteLine("total={0}", total);}}public static void Main(){ThreadStart thread1 = new ThreadStart(WithDraw1);Thread newThread1 = new Thread(thread1);ThreadStart thread2 = new ThreadStart(WithDraw2);Thread newThread2 = new Thread(thread2);newThread1.Start();newThread2.Start();}}实验十一：// exa11.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include"stdafx.h"#include<windows.h>#include<conio.h>#include<stdio.h>#define THREAD_INSTANCE_NUMBER 3LONG g_fResourceInUse = FALSE;LONG g_lCounter = 0;CRITICAL_SECTION cs;DWORD ThreadProc1(void * pData) {int ThreadNumberTemp = (*(int*) pData);printf("ThreadProc1: %d is running!\n",ThreadNumberTemp );EnterCriticalSection(&cs);printf("ThreadProc1 %d enters into critical section\n",ThreadNumberTemp);Sleep(1000);LeaveCriticalSection(&cs);return 0;}DWORD ThreadProc2(void * pData) {int ThreadNumberTemp = (*(int*) pData);printf("ThreadProc2: %d is running!\n",ThreadNumberTemp );EnterCriticalSection(&cs);printf("ThreadProc2 %d enters into critical section\n",ThreadNumberTemp);Sleep(1000);LeaveCriticalSection(&cs);return 0;}int main(int argc, char* argv[]){int i;DWORD ID1,ID2;HANDLE h1,h2;InitializeCriticalSection(&cs);printf("Create the critical section \n");h1 = CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadProc1,(void *)&ID1,0,&(ID1));if (h1 == NULL)printf("CreateThread error %d \n",ID1);elseprintf("CreateThread %d \n",ID1);h2= CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadProc2,(void *)&ID2,0,&(ID2));if (h2== NULL)printf("CreateThread error %d \n",ID2);elseprintf("CreateThread %d \n",ID2);WaitForSingleObject (h1,INFINITE);WaitForSingleObject (h2,INFINITE);printf("Delete the critical section \n");DeleteCriticalSection(&cs);getch();return 0;}。

并行程序实验报告

并行程序设计实验报告姓名：学号：一、实验目的通过本次试验，了解使用OpenMP编程的基本方法和MPI的编程方法，通过实践实现的基本程序，掌握基本的线程及进程级并行应用开发技术，能够分析并行性能瓶颈及相应优化方法。

二、实验环境Linux操作系统，mpi库，多核处理器三、实验设计与实现（一）MPI并行程序设计用MPI编写一个greeting程序，编号为0的进程接受其它各进程的“问候”，并在计算机屏幕上显示问候情况。

用MPI编写一个多进程求积分的程序，并通过积分的方法求π的值，结果与π的25位精确值比较。

（二）多线程程序设计用Pthreads或OpenMP编写通过积分的方法求π的程序。

把该程序与相应的MPI程序比较。

用Pthreads或OpenMP编写编写矩阵相乘的程序，观察矩阵增大以及线程个数增减时的情形。

四、实验环境安装（一）MPI环境安装1.安装kylin操作系统的虚拟机（用VirtualBox）2.安装增强功能，使之与windows主机能够文件共享。

3.拷贝mpich-3.0.4.tar.gz到/root/myworkspace/目录下，并解压（tar xzf mpich-3.0.4.tar.gz）4.下面开始安装mkdir /root/myworkspace/mpi./configure --prefix=/root/myworkspace/mpi --disable-f77 --disable-fcmakemake install5.配置环境变量打开/root/.bashrc文件，在文件的末尾加上两行：PATH=$PATH:/root/myworkspace/mpi/binexport PATH保存退出，然后执行命令source /root/.bashrc（二）openMP实验环境安装Visual Studio中修改：项目->属性->c/c++->语言，将“OpenMP支持”改成“是”：五、实验结果及分析（一）MPI并行程序设计实验一：问候发送与接收非零号进程将问候的信息发送给0号进程，0号进程依次接收其它进程发送过来的消息并将其输出。

华科并行实验报告

一、实验模块计算机科学与技术二、实验标题并行计算实验三、实验目的1. 了解并行计算的基本概念和原理；2. 掌握并行编程的基本方法；3. 通过实验加深对并行计算的理解。

四、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 并行计算平台：OpenMP五、实验步骤1. 准备实验环境首先，在计算机上安装OpenMP库，并配置环境变量。

2. 编写并行计算程序编写一个简单的并行计算程序，实现以下功能：（1）计算斐波那契数列的第n项；（2）计算素数的个数；（3）计算矩阵乘法。

以下为斐波那契数列的并行计算程序示例：```cpp#include <omp.h>#include <iostream>using namespace std;int main() {int n = 30;int fib[31] = {0};fib[0] = 0;fib[1] = 1;#pragma omp parallel forfor (int i = 2; i <= n; i++) {fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2];}cout << "斐波那契数列的第" << n << "项为：" << fib[n] << endl; return 0;}```3. 编译程序使用g++编译器编译程序，并添加OpenMP库支持。

```bashg++ -fopenmp -o fib fib.cpp```4. 运行程序在命令行中运行编译后的程序，观察结果。

5. 分析结果通过对比串行计算和并行计算的结果，分析并行计算的优势。

六、实验过程1. 准备实验环境，安装OpenMP库并配置环境变量；2. 编写并行计算程序，实现斐波那契数列的并行计算；3. 编译程序，并添加OpenMP库支持；4. 运行程序，观察结果；5. 分析结果，对比串行计算和并行计算的性能。

并行程序实验报告

并行程序实验报告( 一）.并行程序的简介。

MPI(Message Passing Interface)是目前最重要的一种并行编程工具和环境，几乎所有重要的并行计算机厂商都提供对它的支持，MPI将功能、高效和移植性三个重要而又有一定矛盾的方面很好地融为一体，这是MPI能够取得成功的重要原因。

SIMD/MIMD并行计算机:指令和数据是计算机解决问题所涉及到的两个基本方面，即让计算机"执行什么"样的操作和对"什么对象"执行相应的操作，虽然现在计算机有了很大的发展，但他们仍然有重要的地位和作用，这也是为什么指令数据的划分方式至今仍在使用的重要原因。

不管是同时执行多条指令，还是同时处理多个数据，具有这样功能的计算机都可以称为并行计算机。

根据一个并行计算机能够同时执行的指令与处理数据的多少，可以把并行计算机分为SIMD （Single-Instruction Multiple-Data）单指令多数据并行计算机和MIMD（Multiple-Instruction Multiple-Data）多指令多数据并行计算机。

举例说明SIMD计算机的功能SIMD计算机同时用相同的指令对不同的数据进行操作，比如对于数组赋值运算A=A+1在SIMD并行机上可以用加法指令同时对数组A的所有元素实现加1。

即数组（或向量）运算特别适合在SIMD并行计算机上执行，SIMD并行机可以对这种运算形式进行直接地支持，高效地实现。

举例说明MIMD计算机的功能MIMD计算机同时有多条指令对不同的数据进行操作，比如对于算术表达式A=B+C+D-E+F*G可以转换为A=(B+C)+(D-E)+(F*G)加法（B+C），减法（D-E），乘法（F*G）如果有相应的直接执行部件，则这三个不同的计算可以同时进行。

SPMD/MPMD并行计算机SIMD和MIMD这种表达方法虽然至今还在广泛使用，但是，随着新的并行计算机组织方式的产生，比照上面的划分方法，人们按同时执行的程序和数据的不同，又提出了SPMD（Single-Program Multuple-Data）单程序多数据并行计算机和MPMD（Multiple-Program Multiple-Data）多程序多数据并行计算机的概念。

华科计算机并行实验报告

课程设计报告题目：并行实验报告课程名称：并行编程原理与实践专业班级：学号：姓名：指导教师：报告日期：计算机科学与技术学院目录1,实验一 (1)1 实验目的与要求 (1)1.1实验目的 (1)1.2实验要求 (1)2 实验内容 (1)2.1.1熟悉pthread编程 (1)2.1.2简单的thread编程 (2)2.2.1熟悉openMP编程 (3)2.3.1熟悉MPI编程 (4)2，实验2~5 (7)1 实验目的与要求 (7)2 算法描述 (7)3.实验方案 (8)4实验结果与分析 (8)3 心得体会 (10)附录： (10)3 蒙特.卡罗算法求π的并行优化 (19)1.蒙特.卡罗算法基本思想 (19)2.工作过程 (20)3.算法描述 (20)4 设计与实现 (21)5 结果比较与分析 (23)6 思考与总结 (24)1,实验一1 实验目的与要求1.1实验目的1)熟悉并行开发环境，能进行简单程序的并行开发，在Linux下熟练操作。

2)熟悉一些并行工具，如pthread,OpenMP,MPI等进行并行编程3)培养并行编程的意识1.2实验要求1)利用pthread、OpenMP、MPI等工具，在Linux下进行简单的并行编程，并且掌握其编译、运行的方法。

2)理解并行计算的基础，理解pthread、OpenMP、MPI等并行方法。

2 实验内容2.1.1熟悉pthread编程Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为 pthread。

编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a。

下面是pthread编程的几个常用函数：1，int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg);返回值：若是成功建立线程返回0,否则返回错误的编号形式参数：pthread_t *restrict tidp 要创建的线程的线程id指针const pthread_attr_t *restrict attr 创建线程时的线程属性void* (start_rtn)(void) 返回值是void类型的指针函数void *restrict arg start_rtn的行参2 ， int pthread_join( pthread_t thread, void **retval );thread表示线程ID，与线程中的pid概念类似；retval用于存储等待线程的返回值连接函数pthread_join（）是一种在线程间完成同步的方法。

并行计算实验报告一

并行计算实验报告一江苏科技大学计算机科学与工程学院实验报告评定成绩指导教师实验课程:并行计算宋英磊实验名称:Java多线程编程学号: 姓名: 班级: 完成日期:2014年04月22日1.1 实验目的(1) 掌握多线程编程的特点;(2) 了解线程的调度和执行过程;(3) 掌握资源共享访问的实现方法。

1.2 知识要点1.2.1线程的概念(1) 线程是程序中的一个执行流,多线程则指多个执行流;(2) 线程是比进程更小的执行单位,一个进程包括多个线程;(3) Java语言中线程包括3部分:虚拟CPU、该CPU执行的代码及代码所操作的数据。

(4) Java代码可以为不同线程共享，数据也可以为不同线程共享; 1.2.2 线程的创建(1) 方式1:实现Runnable接口Thread类使用一个实现Runnable接口的实例对象作为其构造方法的参数，该对象提供了run方法，启动Thread将执行该run方法;(2) 方式2:继承Thread类重写Thread类的run方法;1.2.3 线程的调度(1) 线程的优先级, 取值范围1,10，在Thread类提供了3个常量，MIN_PRIORITY=1、MAX_ PRIORITY=10、NORM_PRIORITY=5;, 用setPriority()设置线程优先级，用getPriority()获取线程优先级; , 子线程继承父线程的优先级，主线程具有正常优先级。

(2) 线程的调度:采用抢占式调度策略，高优先级的线程优先执行，在Java 中，系统按照优先级的级别设置不同的等待队列。

1.2.4 线程的状态与生命周期说明:新创建的线程处于“新建状态”，必须通过执行start()方法，让其进入到“就绪状态”，处于就绪状态的线程才有机会得到调度执行。

线程在运行时也可能因资源等待或主动睡眠而放弃运行,进入“阻塞状态”,线程执行完毕，或主动执行stop方法将进入“终止状态”。

1.2.5 线程的同步--解决资源访问冲突问题(1) 对象的加锁所有被共享访问的数据及访问代码必须作为临界区，用synchronized加锁。

并行计算实验

实验（一）多线程计算π，性能分析一、实验内容及原理：通过多线程方法，用C 语言实现。

采用积分法，由如下公式求π：并通过双向比较，分析性能：1)计算量相同，线程数不同。

例如，N 取1000,000，测试使用1、2、3、4……个线程时所需要的时间。

2)线程数相同，计算量不同。

例如，只考察单线程和双线程的性能对比，N 分别取不同的数值。

二、程序流程图三、实验结果：（1）数据图表：N N i dx x N i 15.0141402102⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++≈+=∑⎰≤≤π1）计算量相同，线程数不同。

N=1000,000，thread_num=1,2,3,4,5性能对比。

0.010.020.030.040.050.060.070.08线程数1线程数2线程数3线程数4线程数52）线程数相同，计算量不同。

thread_num=2,N 取不同的数值。

0.050.10.150.20.250.3N=50000N=100000N=500000N=1000000N=5000000（2）效果图：1）计算量相同，线程数不同。

N=1000,000，thread_num=1,2,3,4,5性能对比。

2）线程数相同，计算量不同。

thread_num=2，N 取不同的数值。

四、理论性能分析首先，考虑单线程多个N的情况，随着N的加大，计算量加大，计算时间必然也会随着增加。

其次，考虑多线程固定N的情况，随着线程数增加，同时计算的数量在增加，计算时间必然会相应减少，但是会有一个极限值，不会随着线程数的增加而无限制的减少。

（值得注意的是，时间采用clock()计算精度不高。

）五、实验结果分析如上面截图所示，在单线程计算量不同的情况下，计算时间会随着计算量的增加而增加。

在多线程计算量相同的情况下，计算时间会相应减少。

六、总结展望对于大量的重复式计算，我们可以利用所学习的并行知识解决问题，尤其像这种可以进行域分解的算法，我们完全可以创建多线程来减少计算时间，提高效率，相信以后的学习和工作中，并行会给我们带来更多的方便。

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并行计算上机实验报告题目：多线程计算Pi值
学生姓名
学院名称计算机学院
专业计算机科学与技术时间
一. 实验目的
1、掌握集群任务提交方式；
2、掌握多线程编程。

二.实验内容
1、通过下图中的近似公式，使用多线程编程实现pi的计算；
2、通过控制变量N的数值以及线程的数量，观察程序的执行效率。

三.实现方法
1. 下载配置SSH客户端
2. 用多线程编写pi代码
3. 通过文件传输界面，将文件上传到集群上
4.将命令行目录切换至data，对.c文件进行编译
5.编写PBS脚本，提交作业
6.实验代码如下：
#include <math.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
static double PI=0;
static int N=0;
static int numOfThread=0;
static int length=0;
static int timeUsed=0;
static int numOfThreadArray[]={1,2,4,6,8,10,12,14,16,20,24,30};
static int threadArraySize=12;
static int nTime=4;
static int repeatTime=30;
static double totalTime=0;
struct timeval tvpre, tvafter;
pthread_mutex_t mut;
clockid_t startTime,endTime;
void cmpu(int i)
{
double p=0;
int k;
for(k=i*length;k<(i+1)*length;k++)
{
p+=4.0/((double)(1+(pow((k+0.5)/N,2 )))); }
p=p/N;
pthread_mutex_lock(&mut);
PI+=p;
pthread_mutex_unlock(&mut);
}
void mu()
{
gettimeofday(&tvpre, NULL);
startTime=clock();
pthread_t *myThread;
myThread=(pthread_t*)malloc((sizeof(pthread_t)*numOfThread) );
int i;
int res;
for(i=0;i<numOfThread;i++)
{
res=pthread_create(&myThread[i],NULL,cmpu,i);
if(res!=0)
{
perror("Thread join failed");
}
}
for(i=0;i<numOfThread;i++)
{
pthread_join(myThread[i],NULL);
}
int left;
for(left=(length*numOfThread);left<N;left++){
PI+=4.0/((double)(1+(pow((left+0.5)/N,2 ))))/N;
}
endTime=clock();
timeUsed=endTime-startTime;
gettimeofday(&tvafter, NULL);
}
void printResult()
{
printf("N is %d , num of threads is %d\n",N,numOfThread); printf("Pi is %0.15f \n Used time %d ms\n",PI,(timeUsed)); printf("cost time: %ld msecond\n", (__sec)*1000+(_usec-tvpre.t v_usec)/1000);
}
void mainPro(int ns,int n_thread,FILE *fp)
{
N=ns;
numOfThread=n_thread;
PI=0;
length=N/numOfThread;
mu();
}
void main(int arg,char **args)
{
N=100000;
FILE *fp=fopen("myLog.xls","a");
int i=0;
for(i=0;i<nTime;i++)
{
N=N*10;
int j=0;
for(j=0;j<threadArraySize;j++)
{
numOfThread=numOfThreadArray[j];
totalTime=0;
int q=0;
for(q=0;q<repeatTime;q++)
{
mainPro(N,numOfThread,fp);
totalTime+=(__sec)*1000+(tvafter.t v__usec)/1000;
}
fprintf(fp,"%d,%d,%f\n",N,numOfThread,totalTime/repeatTi me);
printf("%d,%d,%f\n",N,numOfThread,totalTime/repeatTime);
}
}
fclose(fp);
}
四.程序流程图
五.加速比曲线
1.下图为线程数与运行时间的关系，横坐标代表线程数，纵坐标代
表运行时间，黄色的曲线代表N=100000000，粉色的曲线代表N=1000000，黑色的线代表N=100000.
2.加速比曲线
100000000
10000000
1000000
六．总结感悟
随着运算线程增加，运算量一定情况下，运算时间减少。

这符合加速比定律。

此程序不需要线程间通信，而内存占用等因素集群又可满足，所以基本上加速比和线程数是成正比的。

通过此次实验，我学会了如何在集群上提交任务，如何查看任务情况等，了解并行程序和串行程序的差别，在课堂上学到的理论知识通过实践可以更深刻更透彻的理解，通过实验我收获很多。