OpenMP中的atomic和critical之间有什么区别？

OpenMP中的atomic和critical之间有什么区别？

我可以做这个

#pragma omp atomic
g_qCount++;

但是和这不一样

#pragma omp critical
g_qCount++;

？

对g_qCount的作用是相同的，但是所做的不同。

OpenMP关键部分是完全通用的-它可以包围任何代码块。但是，您为这种一般性付出了代价，因为每次线程进入和退出关键部分都会产生大量开销（除了序列化的固有成本之外）。

（此外，在OpenMP中，所有未命名的关键部分都被认为是相同的（如果您愿意，所有未命名的关键部分只有一个锁），因此，如果一个线程位于上述一个[unnamed]关键部分中，则没有线程可以输入任何内容。 [未命名]关键部分。您可能会猜到，可以使用命名的关键部分来解决此问题。

原子操作的开销要低得多。如果可用，它将利用提供（例如）原子增量操作的硬件；在那种情况下，在输入/退出代码行时不需要锁定/解锁，它只是执行原子级的增量，而硬件告诉您不会受到干扰。

好处是开销要低得多，并且处于原子操作中的一个线程不会阻止任何即将发生的（不同的）原子操作。缺点是原子支持的操作受限。

当然，无论哪种情况，都会产生序列化的成本。

在OpenMP中，所有未命名的关键部分都是互斥的。

关键和原子之间最重要的区别是原子只能保护单个分配，并且可以将其与特定的运算符一起使用。

关键部分：

• 确保代码块的序列化。

• 通过适当使用“名称”标签，可以扩展为序列化块组。

• 慢点！

原子操作：

• 快多了！

• 仅确保特定操作的序列化。

最快的方法既不是关键也不是原子。具有临界截面的加成大约比简单加成贵200倍，原子加成比简单加成贵25倍。

最快的选择（并非总是适用）是为每个线程提供自己的计数器，并在需要总和时进行减少运算。

的限制atomic很重要。它们应在OpenMP规范中详细说明。MSDN提供了一个快速备忘单，如果这种情况不会改变，我不会感到惊讶。（Visual Studio 2012从2002年3月开始实施OpenMP。）要引用MSDN：

expression语句必须具有以下形式之一：

xbinop =expr

x++

++x

x--

--x

在前面的表达式中：x是lvalue具有标量类型的表达式。expr是标量类型的表达式，它不引用所指定的对象x。binop不是重载运算符，是中的一个+，*，-，/，&，^，|，<<，或>>。

我建议atomic您在可以的情况下使用，否则将其命名为关键部分。命名它们很重要；您将避免通过这种方式调试麻烦。

这里已经有很好的解释。但是，我们可以进一步深入。要了解OpenMP中原子和关键部分概念之间的核心区别，我们必须首先了解锁的概念。让我们回顾一下为什么需要使用locks。

一个并行程序正在由多个线程执行。只有当我们在这些线程之间执行同步时，才会产生确定性的结果。当然，并非总是需要线程之间的同步。我们指的是需要同步的情况。

为了同步多线程程序中的线程，我们将使用lock。当要求一次只限制一个线程访问时，锁就起作用了。所述锁概念的实施可以变化从处理器到处理器。让我们从算法的角度了解简单锁的工作方式。

1. Define a variable called lock.
2. For each thread:
   2.1. Read the lock.
   2.2. If lock == 0, lock = 1 and goto 3    // Try to grab the lock
       Else goto 2.1    // Wait until the lock is released
3. Do something...
4. lock = 0    // Release the lock

可以使用以下硬件语言来实现给定算法。我们将假设一个处理器并分析其中的锁行为。对于这种做法，我们假设使用以下处理器之一：MIPS，Alpha，ARM或Power。

try:    LW R1, lock
        BNEZ R1, try
        ADDI R1, R1, #1
        SW R1, lock

这个程序似乎还可以，但事实并非如此。上面的代码存在先前的问题；同步。让我们找到问题所在。假定lock的初始值为零。如果两个线程运行此代码，则一个线程可能到达SW R1，在另一个线程读取lock变量之前将其锁定。因此，他们俩都认为锁是免费的。为了解决此问题，提供了另一条指令，而不是简单的LW和SW。这称为读取-修改-写入指令。这是一条复杂的指令（由子指令组成），可确保锁获取过程仅由单个指令完成一次线程。与简单的Read和Write指令相比，Read-Modify-Write的区别在于它使用了不同的Load and Storing方式。它使用LL（链接加载）来加载锁定变量，并使用SC（存储条件）来写入锁定变量。附加的链接寄存器用于确保锁获取过程由单个线程完成。该算法如下。

1. Define a variable called lock.
2. For each thread:
   2.1. Read the lock and put the address of lock variable inside the Link Register.
   2.2. If (lock == 0) and (&lock == Link Register), lock = 1 and reset the Link Register then goto 3    // Try to grab the lock
       Else goto 2.1    // Wait until the lock is released
3. Do something...
4. lock = 0    // Release the lock

重置链接寄存器后，如果另一个线程认为该锁是空闲的，则它将无法再次将递增的值写入该锁。因此，获得了访问锁变量的并发性。

关键和原子之间的核心区别在于：

为什么可以在使用实际变量（对其执行操作）的同时使用锁（新变量）作为锁变量？

对锁使用新变量将导致临界区，而将实际变量用作锁将导致原子概念。当我们对实际变量执行大量计算（不止一行）时，关键部分很有用。这是因为，如果这些计算的结果未能写入实际变量，则应重复整个过程以计算结果。与在进入高度计算区域之前等待释放锁相比，这可能导致性能下降。因此，建议您在每次要执行单个计算（x ++，x-，++ x，-x等）并使用时使用原子指令。当密集部分正在执行一个计算复杂性更高的区域时的关键指令。

当您只需要对一条指令启用互斥时，atomic的性能相对较高，这对omp至关重要。

原子是单个语句的关键部分，即您锁定一个语句的执行

关键部分是对代码块的锁定

一个好的编译器将以与第一个相同的方式翻译您的第二个代码