Wątki, wydajność i wielkie tablice

Wątki, wydajność i wielkie tablice
0

Witam.
Chciałem wykonać test wydajności kilku elementów mojego programu.
Sytuacja wygląda tak:

  • Mamy tablicę zawierającą liczby typu int. Tablica zawiera 150000000 elementów.
  • Tablicę przeglądamy 30 razy pod rząd. (jest to przykład testowy i nie ma biznesowego sensu. Chodzi o sprawdzenie wydajności.)
  • Podczas pobierania danych z tablicy wykonujemy na nich proste operacje matematyczne. Wzór przykładowej operacji:
Kopiuj
Math.Truncate((double)(factor * (a[i] - 128) + 128));

gdzie "factor" ma wartość: 2.96952552013 i jest typu double.
a[i] to oczywiście element naszej wielkiej tablicy pobierany sekwencyjnie w pętli.

Na moim procesorze wyniki wyglądają tak:

128 watkow : 146.296090 sekund
8 watkow : 67.5066023 sekund
4 wątki : 71.3351512 sekund
1 watek : 56.9286375 sekund
Bez wątków : 56.9447681 sekund

Jak widać najlepsza wydajność była bez wątków. Bardzo mnie to zaskoczyło. Wątki wykorzystane z tych testach to zwykłe Thread.

Poniżej wykonałem analogiczny test dla wątków typu Task.

128 wątków taska : 74.7024587
1 wątek taska : 57.1611088 sekund
4 wątki taska : 68.196011 sekund
8 wątków taska : 67.284446199999991 sekund

Tutaj sytuacja wygląda podobnie.

W związku z tym mam pytanie.
Dlaczego użycie wątków spowolniło operacje na tablicy?
Spodziewałem się raczej, że wątki (szczególnie 8, gdyż mam 8 rdzeni) spowodują najwyższą wydajność.

Kod:

Kopiuj
        private static int[] a = new int[150000000];
        private static int factor = 2.96952552013;
        private static double value = 0;
        private static int iloscWatkow = 8;

        private static void Test()
        {
            TimeSpan globalTime = TimeSpan.Zero;
            Task[] threads = new Task[iloscWatkow];
                
            for (int i = 0; i < 30; i++)
            {
                Stopwatch watch = new Stopwatch();
                watch.Start();
               
                for (int t = 0; t < iloscWatkow; t++)
                {
                    threads[t] = new Task(delegate { ThreadMethod(t); });
                    threads[t].Start();    
                }

                do
                {
                } while (threads.Any(x => x.IsCompleted == false));
                
                watch.Stop();

                globalTime = globalTime.Add(watch.Elapsed);
            }
        }

        private static void ThreadMethod(int start)
        {
            for (int i = start; i < a.Length; i += iloscWatkow)
            {
                value = Math.Truncate((double)(factor * (a[i] - 128) + 128));
            }
        }

Jak widzicie wątki nie operują wewnątrz pętli wykonującej kolejne operacje.
Działają na zasadzie: każdy wątek ma swoją pulę danych w tablicy do przeanalizowania. Stąd parametr Start i skoki w pętlach.

Czy może mi ktoś wyjaśnić dlaczego wątki działają dłużej niż brak wątków lub jeden wątek?

Pozdrawiam.

ŁF
Lol, jak zrobiłeś przetwarzanie danych bez wątków? ;-) Przecież główny wątek procesu to też wątek.
fasadin
  • Rejestracja:ponad 13 lat
  • Ostatnio:prawie 3 lata
  • Postów:4882
1

zapewne ma duzo wspolnego ze, skaczesz po tej tablicy i kompilator nie potrafi sobie to dobrze zomptylizowac. Szczegolnie jezeli chodzi o cache alligning

http://stackoverflow.com/questions/12390468/multithreading-slower-than-singlethreading

rozbij to na N tablic (dla N watkow). Dla kazdego watku osobna tablica. Powinno byc lepiej

edytowany 2x, ostatnio: fasadin
neves
  • Rejestracja:ponad 21 lat
  • Ostatnio:około 2 godziny
  • Lokalizacja:Kraków
  • Postów:1114
2

A tak w ogóle to do wykonywania tych samych operacji na ciągu danych to najlepiej stosować Parallel.For i Parallel.ForEach, najprościej i największa szansa na najszybszy rezultat


0

Dziękuję za pomoc. Podzielenie tabeli na części pomogło i to znacznie.

Parallel.For i Parallel.ForEach sprawdzałem przed napisaniem pierwszego posta i wydajność była nieco gorsza od task, ale nieco lepsza od thread.

ŁF
Moderator
  • Rejestracja:ponad 22 lata
  • Ostatnio:2 dni
3

Rdzeni masz wiele, ale pamięć jedną, kontroler pamięci jeden, szynę systemową jedną. Nie ma możliwości, żeby kilka wątków jednocześnie korzystało z pamięci RAM (cache L1, L2 i L3 to inna sprawa). Ponieważ danych jest bardzo dużo to nie ma możliwości, żeby zmieściły się w którejś z pamięci cache procesora, tym bardziej że z każdej komórki korzystasz bardzo krótko. Wątki muszą na siebie czekać i powstają opóźnienia. Ot, uroki nowoczesnych rozwiązań, gdzie procesor jest rzędy wielkości szybszy od pamięci i żaden prefetching czy predykcja skoków mu nie pomogą.
Jeśli tablicę musisz przeglądać wielokrotnie, to rób to kawałkami, czyli wiele razy pierwsze kilkaset kB, potem kolejne itp, pomożesz kontrolerowi pamięci upchnąć dane do L3, a może nawet do L2.


camed_
  • Rejestracja:około 9 lat
  • Ostatnio:około 7 lat
  • Lokalizacja:Białystok
  • Postów:41
0

Może spróbuj coś z Task.Factory


0xDEADBEEF
edytowany 1x, ostatnio: camed_
ŁF
Problem nie jest w opakowaniu do wątku, tylko w architekturze procesora i pamięci oraz komunikacji procesora z pamięcią.
camed_
W sumie prawda, ale Factory raczej jest szybsze niż standardowy Thread, szczególnie na jednordzeniowych procesorach gdzie wykonywana może być tylko jedna operacja na raz
ŁF
Pics or it didn't happen
SO
Szybsze może być stworzenie, ale samo wykonanie? Nigdy nie spotkałem się z takim twierdzeniem.
Kliknij, aby dodać treść...

Pomoc 1.18.8

Typografia

Edytor obsługuje składnie Markdown, w której pojedynczy akcent *kursywa* oraz _kursywa_ to pochylenie. Z kolei podwójny akcent **pogrubienie** oraz __pogrubienie__ to pogrubienie. Dodanie znaczników ~~strike~~ to przekreślenie.

Możesz dodać formatowanie komendami , , oraz .

Ponieważ dekoracja podkreślenia jest przeznaczona na linki, markdown nie zawiera specjalnej składni dla podkreślenia. Dlatego by dodać podkreślenie, użyj <u>underline</u>.

Komendy formatujące reagują na skróty klawiszowe: Ctrl+B, Ctrl+I, Ctrl+U oraz Ctrl+S.

Linki

By dodać link w edytorze użyj komendy lub użyj składni [title](link). URL umieszczony w linku lub nawet URL umieszczony bezpośrednio w tekście będzie aktywny i klikalny.

Jeżeli chcesz, możesz samodzielnie dodać link: <a href="link">title</a>.

Wewnętrzne odnośniki

Możesz umieścić odnośnik do wewnętrznej podstrony, używając następującej składni: [[Delphi/Kompendium]] lub [[Delphi/Kompendium|kliknij, aby przejść do kompendium]]. Odnośniki mogą prowadzić do Forum 4programmers.net lub np. do Kompendium.

Wspomnienia użytkowników

By wspomnieć użytkownika forum, wpisz w formularzu znak @. Zobaczysz okienko samouzupełniające nazwy użytkowników. Samouzupełnienie dobierze odpowiedni format wspomnienia, zależnie od tego czy w nazwie użytkownika znajduje się spacja.

Znaczniki HTML

Dozwolone jest używanie niektórych znaczników HTML: <a>, <b>, <i>, <kbd>, <del>, <strong>, <dfn>, <pre>, <blockquote>, <hr/>, <sub>, <sup> oraz <img/>.

Skróty klawiszowe

Dodaj kombinację klawiszy komendą notacji klawiszy lub skrótem klawiszowym Alt+K.

Reprezentuj kombinacje klawiszowe używając taga <kbd>. Oddziel od siebie klawisze znakiem plus, np <kbd>Alt+Tab</kbd>.

Indeks górny oraz dolny

Przykład: wpisując H<sub>2</sub>O i m<sup>2</sup> otrzymasz: H2O i m2.

Składnia Tex

By precyzyjnie wyrazić działanie matematyczne, użyj składni Tex.

<tex>arcctg(x) = argtan(\frac{1}{x}) = arcsin(\frac{1}{\sqrt{1+x^2}})</tex>

Kod źródłowy

Krótkie fragmenty kodu

Wszelkie jednolinijkowe instrukcje języka programowania powinny być zawarte pomiędzy obróconymi apostrofami: `kod instrukcji` lub ``console.log(`string`);``.

Kod wielolinijkowy

Dodaj fragment kodu komendą . Fragmenty kodu zajmujące całą lub więcej linijek powinny być umieszczone w wielolinijkowym fragmencie kodu. Znaczniki ``` lub ~~~ umożliwiają kolorowanie różnych języków programowania. Możemy nadać nazwę języka programowania używając auto-uzupełnienia, kod został pokolorowany używając konkretnych ustawień kolorowania składni:

```javascript
document.write('Hello World');
```

Możesz zaznaczyć również już wklejony kod w edytorze, i użyć komendy  by zamienić go w kod. Użyj kombinacji Ctrl+`, by dodać fragment kodu bez oznaczników języka.

Tabelki

Dodaj przykładową tabelkę używając komendy . Przykładowa tabelka składa się z dwóch kolumn, nagłówka i jednego wiersza.

Wygeneruj tabelkę na podstawie szablonu. Oddziel komórki separatorem ; lub |, a następnie zaznacz szablonu.

nazwisko;dziedzina;odkrycie
Pitagoras;mathematics;Pythagorean Theorem
Albert Einstein;physics;General Relativity
Marie Curie, Pierre Curie;chemistry;Radium, Polonium

Użyj komendy by zamienić zaznaczony szablon na tabelkę Markdown.

Lista uporządkowana i nieuporządkowana

Możliwe jest tworzenie listy numerowanych oraz wypunktowanych. Wystarczy, że pierwszym znakiem linii będzie * lub - dla listy nieuporządkowanej oraz 1. dla listy uporządkowanej.

Użyj komendy by dodać listę uporządkowaną.

1. Lista numerowana
2. Lista numerowana

Użyj komendy by dodać listę nieuporządkowaną.

* Lista wypunktowana
* Lista wypunktowana
** Lista wypunktowana (drugi poziom)

Składnia Markdown

Edytor obsługuje składnię Markdown, która składa się ze znaków specjalnych. Dostępne komendy, jak formatowanie , dodanie tabelki lub fragmentu kodu są w pewnym sensie świadome otaczającej jej składni, i postarają się unikać uszkodzenia jej.

Dla przykładu, używając tylko dostępnych komend, nie możemy dodać formatowania pogrubienia do kodu wielolinijkowego, albo dodać listy do tabelki - mogłoby to doprowadzić do uszkodzenia składni.

W pewnych odosobnionych przypadkach brak nowej linii przed elementami markdown również mógłby uszkodzić składnie, dlatego edytor dodaje brakujące nowe linie. Dla przykładu, dodanie formatowania pochylenia zaraz po tabelce, mogłoby zostać błędne zinterpretowane, więc edytor doda oddzielającą nową linię pomiędzy tabelką, a pochyleniem.

Skróty klawiszowe

Skróty formatujące, kiedy w edytorze znajduje się pojedynczy kursor, wstawiają sformatowany tekst przykładowy. Jeśli w edytorze znajduje się zaznaczenie (słowo, linijka, paragraf), wtedy zaznaczenie zostaje sformatowane.

  • Ctrl+B - dodaj pogrubienie lub pogrub zaznaczenie
  • Ctrl+I - dodaj pochylenie lub pochyl zaznaczenie
  • Ctrl+U - dodaj podkreślenie lub podkreśl zaznaczenie
  • Ctrl+S - dodaj przekreślenie lub przekreśl zaznaczenie

Notacja Klawiszy

  • Alt+K - dodaj notację klawiszy

Fragment kodu bez oznacznika

  • Alt+C - dodaj pusty fragment kodu

Skróty operujące na kodzie i linijkach:

  • Alt+L - zaznaczenie całej linii
  • Alt+, Alt+ - przeniesienie linijki w której znajduje się kursor w górę/dół.
  • Tab/⌘+] - dodaj wcięcie (wcięcie w prawo)
  • Shit+Tab/⌘+[ - usunięcie wcięcia (wycięcie w lewo)

Dodawanie postów:

  • Ctrl+Enter - dodaj post
  • ⌘+Enter - dodaj post (MacOS)