Tid: 09:15 - 14:15
b) Ge exempel på när det kan vara lämpligt för operativsystemkärnan att använda dessa.
c) Under vilka omständigheter bör operativsystemkärnan absolut inte använda dessa?
d) Varför är det normalt inte lämpligt att använda dem i vanliga program?
Den billigaste processorn är AMD Mobile Sempron 3200+. Den har en kärna, ingen hyperthreading, och en klockfrekvens på 1,6 GHz. Den kostar 48 kronor.
När man ska ange hur snabb en dator är använder man ibland enheten flops, floating-point operations per second, som anger hur många flyttalsoperationer datorn kan utföra på en sekund. Här nedan finns ett program, flops.c, som utför en massa flyttalsdivisioner, i en eller flera trådar, och sen skriver ut hur många flops det blev. Man anger antalet trådar med ett kommandoradsargument när man startar programmet.
// Several threads, each performing many floating-point divisions
// Compile with:
// gcc -Wall -Wextra -std=c11 -O3 flops.c -lpthread -o flops
// Note 1: gcc with -O3 did not remove the actual calculations,
// but an aggressively optimizing compiler could.
// Note 2: Normal "int" is too small for some of the values,
// so we use "long long int".
// Thomas Padron-McCarthy (thomas.padron-mccarthy@oru.se)
// Wed Jan 6 19:23:21 CET 2021
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <float.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/time.h>
#define NR_DIVISIONS_PER_THREAD (1LL*1000*1000*1000)
#define STARTING_VALUE 1e50
#define FACTOR 1.0000001
int nr_finished_threads = 0;
void *thread_body(void *arg) {
int thread_number = (int)arg;
double value = STARTING_VALUE;
printf("Thread %d starting with value %g, factor %.10f...\n",
thread_number, value, FACTOR);
for (long long int i = 0; i < NR_DIVISIONS_PER_THREAD; ++i) {
value /= FACTOR;
}
printf("Thread %d finishing with value %g.\n", thread_number, value);
++nr_finished_threads;
return NULL;
} // thread_body
int main(int argc, char *argv[]) {
int nr_threads;
if (argc != 2 || sscanf(argv[1], "%d", &nr_threads) != 1 || nr_threads < 1) {
fprintf(stderr, "Usage: flops NUMBER-OF-THREADS\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("This program starts %d thread(s).\n", nr_threads);
printf("Each thread performs %lld floating-point divisions\n",
NR_DIVISIONS_PER_THREAD);
pthread_t threads[nr_threads];
printf("Starting the %d thread(s)...\n", nr_threads);
struct timeval before;
gettimeofday(&before, NULL);
for (int i = 0; i < nr_threads; ++i) {
if (pthread_create(&threads[i], NULL, thread_body, (void*)(i + 1)) != 0) {
fprintf(stderr, "Couldn't create thread %d.\n", i);
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
printf("%d threads started. Waiting for them to finish...\n", nr_threads);
for (int i = 0; i < nr_threads; ++i) {
if (pthread_join(threads[i], NULL) != 0) {
fprintf(stderr, "Couldn't join thread for thread %d.\n", i);
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
struct timeval after;
gettimeofday(&after, NULL);
double elapsed_seconds =
after.tv_sec - before.tv_sec + (after.tv_usec - before.tv_usec) / 1e6;
printf("All threads finished (%d threads)!\n", nr_finished_threads);
printf("Elapsed time: %.6f s\n", elapsed_seconds);
long long int total_divisions = nr_threads * NR_DIVISIONS_PER_THREAD;
printf("We have performed %lld floating-point divisions.\n", total_divisions);
double flops = total_divisions / elapsed_seconds;
printf("Flops (floating-point operations per second): %.0f = %.0f Mflops\n",
flops, flops / (1000 * 1000));
return EXIT_SUCCESS;
} // main
|
Vi provkör programmet ovan, med en tråd, på den dyra processorn. Det tar 2,0 sekunder, och ger 500 Mflops ("mega-flops", dvs miljoner flops). Vi provkör också programmet, med en tråd, på den billiga processorn. Det tar 4,0 sekunder, och ger 250 Mflops.
Hur lång tid kan vi räkna med att det tar, och hur många Mflops kan vi räkna med att vi får, om vi kör programmet:
a) med två trådar på den dyra processorn?
b) med två trådar på den billiga processorn?
c) med tio trådar på den dyra processorn?
d) med tio trådar på den billiga processorn?
e) med hundra trådar på den dyra processorn?
f) med hundra trådar på den billiga processorn?
g) med tusen trådar på den dyra processorn?
h) med tusen trådar på den billiga processorn?
All threads finished (2 threads)! |
I en av våra provkörningar med 1000 trådar blir utskriften fel:
All threads finished (998 threads)! |
Förklara varför det blev fel, och visa hur man kan ändra programmet så man slipper felet.
a) Vilket?
b) Förklara vad det är för likheter och skillnader mellan programmen som gör att det blir så!