《多核程序设计》实验指导书v1.16.pdf

《多核程序设计》实验指导书《多核程序设计》实验指导书 大连东软信息学院大连东软信息学院 目目 录录 实验一实验一 ：：Windows*Threads多线程编程多线程编程........................... - 2 - 模块一：基础练习..............................................................................................................- 5 - 模块二：临界区实验..........................................................................................................- 9 - 模块三：事件实验............................................................................................................- 12 - 模块四：信号量实验........................................................................................................- 16 - 实验二实验二 ：：OpenMP多线程编程多线程编程........................................ - 21 - 模块一：基础练习............................................................................................................- 23 - 模块二：数值积分计算Pi值 ............................................................................................- 26 - 模块三：Monte Carlo计算Pi值........................................................................................- 28 - 实验三：多线程编程方法学实验三：多线程编程方法学............................................. - 31 - 模块一： Intel VTune和Intel Thread Checker的使用.....................................................- 32 - 模块二： 多线程编程综合练习......................................................................................- 41 - 实验四实验四 ：多线程编程综合实验：多线程编程综合实验....................................... - 49 - - 1 - 实验一实验一 ：：Windows*Threads多线程编程多线程编程 本实验分为四个模块；分别为基础练习，临界区实验，事件实验，信号量实验。

通过本次实验逐步熟悉和掌握 Win32 API 多线程编程的语法结构、基本思路和方法理解 API 之间的调用关系，参数的含义 【实验学时】【实验学时】 8 学时 【实验目的】【实验目的】 掌握Microsoft Visual Studio 编写编译Win32 API多线程程序的方法 掌握Win32 API编写多线程程序的语法 掌握Win32 API编写多线程程序的思路 掌握Win32 多线程API的应用 能解决简单的数据竞争 【实验环境】【实验环境】 Windows XP 系统 Microsoft Visual Studio 2005 【相关知识】【相关知识】 ? 内核对象的概念：由操作系统内核分配的，只能由内核访问的一个内存块，用来供系统和应用程序使用和管理各种系统资源 ? Windows 多线程 API 的基本管理 线程的创建： HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId); - 2 - 线程的终止： VOID ExitThread(DWORD dwExitCode) BOOL CloseHandle (HANDLE hObject) 线程的挂起与恢复： DWORD SuspendThread(HANDLE hThread) DWORD ResumeThread(HANDLE hThread) 线程间的等待： DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds); DWORD WaitForMultipleObjects ( DWORD nCount, CONST HANDLE *lpHandles, BOOL fWaitAll, DWORD dwMilliseconds); ? 线程间的同步 与临界区相关的 API： void WINAPI InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection); void WINAPI EnterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection); void WINAPI LeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection); void WINAPI DeleteCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection); 与事件相关的 API： HANDLE CreateEvent( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, BOOL bManualReset, BOOL bInitialState, LPCSTR lpName); DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds); - 3 - DWORD WaitForMultipleObjects ( DWORD nCount, CONST HANDLE *lpHandles, BOOL fWaitAll, DWORD dwMilliseconds); BOOL SetEvent(HANDLE event ); BOOL ResetEvent(HANDLE event ); 与信号量相关的 API： HANDLE CreateSemaphore( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, LONG lSemInitial, LONG lSemMax, LPCSTR lpSemName); DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds); DWORD BOOL ReleaseSemaphore( HANDLE hSemaphore, LONG cReleaseCount, LPLONG lpPreviousCount); 【实验内容】【实验内容】 - 4 - 模块一：基础练习模块一：基础练习 本实验是基础练习模块。

实验步骤：实验步骤： 1 用Microsoft Visual Studio 2005创建控制台项目HelloThreads 2 创建HelloThreads.cpp文件，内容如下： #include “stdafx.h“ #include #include const int numThreads = 4; DWORD WINAPI helloFunc(LPVOID pArg) { printf(“Hello Thread \n“); return 0; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { HANDLE hThread[numThreads]; int tNum[10]; for (int i = 0; i HelloThreads属性属性菜单，按图1-1~图1-4配置项目属性 图1-1. 项目属性设置 – C/C++ Folder – Debug Options 图1-2 项目属性设置 – C/C++ Folder – Optimization Options - 6 - 图1-3 项目属性设置 – C/C++ Folder –Thread-safe Libraries Options 图1-4 项目属性设置 – Linker –Generate Debug Info 4 编译执行， 输出结果： 5 修改代码，使之输出结果为： Hello Thread 0 Hello Thread 1 Hello Thread 2 Hello Thread 3 - 7 - 简答与思考：简答与思考： 1 写出修改后的HelloThreads的代码。

2 实验总结 - 8 - 模块二：临界区实验模块二：临界区实验 本模块将以数值积分的方法计算 Pi 的值，采用 Win32 API 来实现程序的并行化 实验步骤：实验步骤： 1 用Microsoft Visual Studio 2005创建控制台项目WinPi 2 创建WinPi.cpp，内容如下： #include “stdafx.h“ #include #include static long num_steps=100000; double step, pi; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { int i; double x, sum = 0.0; step = 1.0/(double) num_steps; for (i=0; i #include #include #include #include #define NUMTHREADS 4 #define SERIES_MEMBER_COUNT 100000 HANDLE *threadHandles, masterThreadHandle; CRITICAL_SECTION countCS; double *sums; double x = 1.0, res = 0.0; int threadCount = 0; double getMember(int n, double x) { double numerator = 1; for( int i=0; i #include FILE *fd; int TotalEvenWords = 0, TotalOddWords = 0, TotalWords =。