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优化实验 Optimize( 三 )

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分块优化分块，使每次运算的数据恰好填满cache line，从而减少cache miss 。
register int i, j;register int i_, j_;register int i__, j__;int block = 8;// 8 * 8 = 64 = cache linefor(i = 1; i < HEIGHT - 1; i += block){ for(j = 1; j < WIDTH - 1; j += block) {i__ = minn(HEIGHT - 1, i + block);j__ = minn(WIDTH - 1, j + block);for(i_ = i; i_ < i__; i_ ++){for(j_ = j; j_ < j__; j_ ++){img[i_][j_] = (img[i_][j_ - 1] + img[i_][j_ + 1] + img[i_ - 1][j_] + img[i_ + 1][j_]) / 4;}} }}多线程优化利用CPU多核的特点 ， 将任务分为多个子任务 。
这里使用C语言pthread库 。优化效果显著！

点击查看代码#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <time.h>#define PTHREAD_NUM 6//线程总数#define RECNUM 100 typedef struct{int l;int r;}PTH_ARGV;//线程参数结构体typedef struct{int a;}PTH_RETURN;//线程返回值结构体#define HEIGHT 1080#define WIDTH 1920long img[HEIGHT][WIDTH];int maxn(int x, int y){ if(x >= y) {return x; }else {return y; }}int minn(int x, int y){ if(x >= y) {return y; }else {return x; }}void *func(void *argv)//线程函数体{PTH_ARGV *pth_argv;PTH_RETURN *pth_return = malloc(sizeof(PTH_RETURN));//为返回值申请空间pth_argv = (PTH_ARGV*)argv;//将参数强转为参数结构体{//线程要做的事情register int i, j;register int i_, j_;register int i__, j__;int block = 8;// 8 * 8 = 64 = cache linefor(i = pth_argv->l; i < pth_argv->r; i += block){for(j = 1; j < WIDTH - 1; j += block){i__ = minn(pth_argv->r, i + block);j__ = minn(WIDTH - 1, j + block);for(i_ = i; i_ < i__; i_ ++){for(j_ = j; j_ < j__; j_ ++){img[i_][j_] = (img[i_][j_ - 1] + img[i_][j_ + 1] + img[i_ - 1][j_] + img[i_ + 1][j_]) / 4;}}}}}free(argv);//释放线程参数空间/*void pthread_exit(void *retval);描述：线程终止；类似于exit，exit是进程终止，两者差距在于结束的对象不同 。参数：retval -- 要带回的值,可以为NULL，如果为NULL，则不需要线程返回值结构体，母线程也不会收到子线程的返回值*/pthread_exit(pth_return);//线程结束，返回母线程需要的返回值 ， }int main(){pthread_t pd[PTHREAD_NUM];//pidPTH_ARGV *pth_argv;//线程参数//PTH_RETURN *pth_return;//线程返回值int cnt = RECNUM;clock_t t1, t2; t1 = clock();while(cnt --){int i;for(i = 0;i < PTHREAD_NUM;i ++){//为线程参数申请空间（注：为什么要申请空间？因为不申请空间，所有线程公用同意参数空间，很可能发生线程间的抢占效果），此函数需要由子线程释放掉pth_argv = malloc(sizeof(PTH_ARGV));{//对线程参数结构体进行初始化pth_argv->l = maxn(1, i * HEIGHT / PTHREAD_NUM);pth_argv->r = minn(HEIGHT - 1, (i + 1) * HEIGHT / PTHREAD_NUM);}/*int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);描述：创建一个线程 。返回值：成功返回0，失败返回一个错误编号 。参数：thread -- 回填创建的线程的PID 。attr -- 特殊要求 。默认为NULL.start_routine --被创建的线程所执行的函数 。void *(*start_routine) (void *)arg -- start_routine函数的传参 。*/pthread_create(pd + i,NULL,func,pth_argv);//创建线程}for(i = 0;i<PTHREAD_NUM;i++){/*int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);描述：给线程号为thread的线程收尸(线程结束后会变成僵尸线程（不占用空间 ， 但占用线程号），父线程需要等待子线程结束，然后释放掉线程的线程号） ， 一般是谁创建谁收尸（不是铁律，线程之间平等），可以起到阻塞非盲等的状态 。返回值：成功时返回 0；出错时 ， 它返回一个错误编号 。参数：thread -- 线程IDretval -- 回填PID为thread的线程的的返回值，可以为NULL，为NULL时，父线程将不在接收到子线程回传的返回值 。*///pthread_join(pd[i],(void **)&pth_return);//等待线程结束pthread_join(pd[i],NULL);//等待线程结束//free(pth_return);//释放掉线程返回值结构体} }t2 = clock();printf("COST %ldms\n",(t2 - t1) * 1000 / CLOCKS_PER_SEC);return 0;}
多进程优化也是没有明显的优化效果 。
void Func6(){ register int i, j; register int i_, j_; register int i__, j__; int block = 8;int id = fork(); if(id == 0) {for(i = 1; i < HEIGHT / 2; i += block){for(j = 1; j < WIDTH - 1; j += block){i__ = minn(HEIGHT / 2, i + block);j__ = minn(WIDTH - 1, j + block);for(i_ = i; i_ < i__; i_ ++){for(j_ = j; j_ < j__; j_ ++){img[i_][j_] = (img[i_][j_ - 1] + img[i_][j_ + 1] + img[i_ - 1][j_] + img[i_ + 1][j_]) / 4;}}}}exit(0); } else {for(i = HEIGHT / 2; i < HEIGHT - 1; i += block){for(j = 1; j < WIDTH - 1; j += block){i__ = minn(HEIGHT - 1, i + block);j__ = minn(WIDTH - 1, j + block);for(i_ = i; i_ < i__; i_ ++){for(j_ = j; j_ < j__; j_ ++){img[i_][j_] = (img[i_][j_ - 1] + img[i_][j_ + 1] + img[i_ - 1][j_] + img[i_ + 1][j_]) / 4;}}}} }}

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