Threads I

Multi-core I: o modelo fork-join

Como visto em aula, o modelo fork-join segue três passos básicos:

1. Dividir o problema em pedaços
2. Resolver cada pedaço individualmente
3. Juntar as respostas parciais em um resultado final

Vamos criar uma implementação raiz desse modelo usando threads em C++11.

Parte 1 - o cabeçalho thread

Nesta parte iremos aprender a criar threads e esperar sua finalização usando C++11 std::threads. Veja abaixo um exemplo com as funções que precisaremos usar (arquivo exemplo1-threads.cpp).

#include <thread>
#include <iostream>

void funcao_rodando_em_paralelo(int a, int *b) {
    std::cout << "a=" << a << std::endl;
    *b = 5;
}


int main() {
    int b = 10;

    // Cria thread e a executa.
    // Primeiro argumento é a função a ser executada.
    
    // Os argumentos em seguida são passados diretamente
    // para a função passada no primeiro argumento.
    std::thread t1(funcao_rodando_em_paralelo, 15, &b);
    
    
    std::cout << "Antes do join b=" << b << std::endl;
    
    // Espera até que a função acabe de executar.
    t1.join();
    
    std::cout << "Depois do join b=" << b << std::endl;
}

Exercício

Compile e roda o programa acima. O resultado é o esperado?

Exercício

Modifique o programa acima para criar 4 threads e atribuir a cada uma um id de 0 a 3. Cada thread deve executar uma função que imprime "Thread: " + id.

Exercício

Pesquise como detectar o máximo de threads de hardware e incorpore esta informação no seu programa acima. Ele deverá criar este número de threads.

Exercício

Modifique seu programa acima para retornar um o id da thread ao quadrado. Como você faria isto? Como você guardaria essa informação no main?

Exercício

Faça sua função main mostrar a soma dos quadrados dos valores recebidos no item anterior.

Parte 2 - exercício para entrega.

A segunda atividade também será dividida em pequenos exercícios de acompanhamento. Este primeiro exercício envolverá criar uma implementação paralela do cálculo do pi. O arquivo pi-numeric-integration.cpp contém uma implementação sequencial usando a técnica de integração numérica vista nos slides. Seu trabalho será:

1. dividir o trabalho desta função em 4 threads, cada uma computando uma parte da sequência
2. salvar os resultados parciais de cada thread em um elemento de um vetor criado no main
3. somar os resultados parciais.

Seu programa deverá apresentar resultado similar ao programa sequencial, mas funcionar em aproximadamente um quarto do tempo. Coloque o resultado deste exercício, mais um arquivo CMakeLists.txt em um repositório no Github e envie-o no blackboard até 30/09.