Parallel STL 入門ガイド

目次

準備

Parallel STL の使用

サンプル

実装されているアルゴリズム

既知の制限

著作権と商標について

Parallel STL は、一般に C++17 と呼ばれる C++ 標準の次期バージョンの Working Draft N4659 で指定されている、実行ポリシーをサポートする C++ 標準ライブラリー・アルゴリズムの実装です。この実装は、ISO C++ Working Group Paper P0076R3 で指定されている、順序関係が存在しない実行ポリシーもサポートしています。

Parallel STL は、インテル® プロセッサー向けアルゴリズムの並列実行とベクトル実行の両方を効率的にサポートします。シーケンシャル実行は、C++ 標準ライブラリーの利用可能な実装に依存します。

Parallel STL は、インテル® Parallel Studio XE およびインテル® System Studio の一部として利用できます。

準備

Parallel STL を使用するには、次のソフトウェアをインストールする必要があります。

• 次の機能をサポートする C++ コンパイラー:
  • C++11
  • OpenMP* 4.0 SIMD 構造
• インテル® スレッディング・ビルディング・ブロック (インテル® TBB) 2019

コマンドラインで Parallel STL を使用するアプリケーションをビルドするには、コンパイルとリンクの環境変数を設定する必要があります。これらの環境変数を設定するには、compilervars.{sh|csh|bat} のようなスイートレベルの環境スクリプトを呼び出すか、<install_dir>/{linux|mac|windows}/pstl/bin で pstlvars.{sh|csh|bat} を実行して Parallel STL の環境変数を設定します。

<install_dir> はインストール・ディレクトリーです。デフォルトでは次の場所にあります。

Linux* および macOS*:

• スーパーユーザーの場合:      /opt/intel/compilers_and_libraries_<version>
• 通常のユーザーの場合:  $HOME/intel/compilers_and_libraries_<version>

Windows*:

• <Program Files>\IntelSWTools\compilers_and_libraries_<version>

Parallel STL の使用

次の手順に従って、アプリケーションに Parallel STL を追加します。

1. コンパイラーのインクルード・パスに <install_dir>/pstl/include フォルダーを追加します。スクリプトを使用する場合は pstlvars スクリプトを呼び出します。

2. コードに #include "pstl/execution" を追加します。次に、使用するアルゴリズムに応じて、次の行のサブセットを追加します。

   • #include "pstl/algorithm"
   • #include "pstl/numeric"
   • #include "pstl/memory"
3. アルゴリズムと実行ポリシーを使用している場合は、std および std::execution 名前空間を指定します。この後の「サンプル」セクションを参照してください。

4. 実装されているアルゴリズムでは、呼び出しの最初の引数として値の 1 つ (seq、unseq、par または par_unseq) をアルゴリズムに渡して、実行ポリシーを指定します。ポリシーには次の意味があります。

   実行ポリシー	意味
   seq	シーケンシャル実行。
   unseq	SIMD を使用します。提供されているすべての関数が SIMD セーフである必要があります。
   par	マルチスレッドを使用します。
   par_unseq	unseq と par の効果を組み合わせます。

5. コードを C++11 (またはそれ以降) としてコンパイルし、ベクトル化のコンパイラー・オプションを使用します。

   • インテル® C++ コンパイラーの場合:
     • Linux* および macOS*: -qopenmp-simd または -qopenmp
     • Windows*: /Qopenmp-simd または /Qopenmp
   • ほかのコンパイラーの場合は、OpenMP* 4.0 SIMD 構造を有効にするオプションを使用します。

   優れたパフォーマンスを得るには、ターゲット・プラットフォームを指定します。インテル® C++ コンパイラーの場合、適切なオプションは次のとおりです。

   • Linux* および macOS*: -xHOST、-xSSE4.1、-xCORE-AVX2、-xMIC-AVX512
   • Windows*: /QxHOST、/QxSSE4.1、/QxCORE-AVX2、/QxMIC-AVX512
   異なるコンパイラーを使用している場合は、そのコンパイラーのドキュメントを参照してください。

6. 並列処理を行うにはインテル® TBB ダイナミック・ライブラリーとリンクします。インテル® C++ コンパイラーの場合、次のオプションを使用します。

   • Linux* および macOS*: -tbb
   • Windows*: /Qtbb (オプション、#pragma comment(lib, <libname>) で処理)

サンプル

サンプル 1

このサンプルはベクトル化された copy を呼び出します。

#include "pstl/execution"
#include "pstl/algorithm"
void foo(float* a, float* b, int n) {
    std::copy(std::execution::unseq, a, a+n, b);
}

サンプル 2

このサンプルは fill_n の並列化バージョンを呼び出します。

#include <vector>
#include "pstl/execution"
#include "pstl/algorithm"

int main()
{
    std::vector<int> data(10000000);
    std::fill_n(std::execution::par_unseq, data.begin(), data.size(), -1);  // Fill the vector with -1

    return 0;
}

実装されているアルゴリズム

Parallel STL は、次の表にリストされているアルゴリズムでのみ、前述のすべての実行ポリシーをサポートします。その他の C++ 標準ライブラリー・アルゴリズムにポリシー引数を追加すると、シーケンシャル実行になります。

アルゴリズム	cppreference.com のアルゴリズム・ページ (英語)
adjacent_find	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/adjacent_find
all_of	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/all_any_none_of
any_of	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/all_any_none_of
copy	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/copy
copy_if	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/copy
copy_n	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/copy_n
count	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/count
count_if	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/count
equal	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/equal
exclusive_scan	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/exclusive_scan
fill	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/fill
fill_n	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/fill_n
find	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/find
find_if	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/find
find_if_not	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/find
for_each	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/for_each
for_each_n	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/for_each_n
generate	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/generate
generate_n	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/generate_n
inclusive_scan	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/inclusive_scan
is_sorted	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/is_sorted
is_sorted_until	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/is_sorted_until
none_of	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/all_any_none_of
reduce	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/reduce
remove_copy	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/remove_copy
remove_copy_if	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/remove_copy
sort	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/sort
stable_sort	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/stable_sort
transform	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/transform
transform_exclusive_scan	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/transform_exclusive_scan
transform_inclusive_scan	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/transform_inclusive_scan
transform_reduce	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/transform_reduce
unique_copy	http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/unique_copy

既知の制限

ランダムアクセス・イテレーターが提供される場合、並列実行とベクトル実行は前述のアルゴリズムのサブセットでのみサポートされ、残りの実行はシリアルのままです。

著作権と商標について

最適化に関する注意事項

インテル® コンパイラーでは、インテル® マイクロプロセッサーに限定されない最適化に関して、他社製マイクロプロセッサー用に同等の最適化を行えないことがあります。これには、インテル® ストリーミング SIMD 拡張命令 2、インテル® ストリーミング SIMD 拡張命令 3、インテル® ストリーミング SIMD 拡張命令 3 補足命令などの最適化が該当します。インテルは、他社製マイクロプロセッサーに関して、いかなる最適化の利用、機能、または効果も保証いたしません。本製品のマイクロプロセッサー依存の最適化は、インテル® マイクロプロセッサーでの使用を前提としています。インテル® マイクロアーキテクチャーに限定されない最適化のなかにも、インテル® マイクロプロセッサー用のものがあります。この注意事項で言及した命令セットの詳細については、該当する製品のユーザー・リファレンス・ガイドを参照してください。注意事項の改訂 #20110804

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