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多核CPU的計算能力—Parallel--讓你的循環變成並行運算

編輯:C#入門知識

某些仿真模擬項目中時常會遇到大量的計算的問題,做一個幾千次的仿真會耗費數個小時,用戶多次的提出要求提高計算的效率,我們也多次修改計算的邏輯,讓計算路徑變得更短,但是依舊達不到非常明顯的效果。

計算時我觀察了一下CPU的使用情況曲線,發現CPU占用並不是很多,而且即便是占用CPU很高的計算邏輯,也只是占用了一個CPU的內核,那如何更充分的利用現在主流的多核CPU做運算呢?

.Net4.0中提供了新的命名空間:System.Threading.Tasks,用於提供並行計算的相關類,這裡我主要介紹一個簡單的類:Parallel,用於提供對並行循環和區域的支持。

簡單來說,Parallel可以把一個普通的for或者foreach循環變為並行運算處理,我們看下代碼:

using System.Threading.Tasks;  
class Test
{
    static int N = 1000;

    static void TestMethod()
    {
        // Using a named method.
        Parallel.For(0, N, Method2);

        // Using an anonymous method.
        Parallel.For(0, N, delegate(int i)
        {
            // Do Work.
        });

        // Using a lambda expression.
        Parallel.For(0, N, i =>
        {
            // Do Work.
        });
    }

    static void Method2(int i)
    {
        // Do work.
    }
}只要做小小的變動就能讓原有的for或者foreach並行執行的代碼,很神奇吧~

下面我做了一個小小的實驗,一個普通的for和Parallel.For的效率倒地能差多少?

image

 using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;

namespace ParallelLoopDemo
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void btnNormalLoop_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            int time = 0;
            int.TryParse(textBox1.Text, out time);
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            for (int i = 0; i <= time; i++)
            {
                Calc(i);
            }
            sw.Stop();
            label2.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString();
        }

        private void btnParallelLoop_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            int time = 0;
            int.TryParse(textBox1.Text, out time);
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            Parallel.For(0, time + 1, i =>
            {
                Calc(i);
            });
            sw.Stop();
            label2.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString();
        }
        private void Calc(int time)
        {
            Math.Pow(time, time + 1);
        }
    }
}分別對比下兩者在10000次下的運行效率吧

imageimage

這是常規for循環的CPU占用圖

image

下面是Parallel.For的CPU占用圖

image

明顯可以看出Parallel.For可以能好的利用多核CPU,假設如果有4核CPU的話,效率應該是4倍,不知道哪位可以幫忙試驗下。

只需要簡單的膽碼修改能換來效率的翻倍提高是一件很劃算的事,但是需要注意的是:Parallel.For采用並行運算,需要考慮運算的前置條件以及需要考慮的問題,比如互鎖,界面刷新等。

 

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