基于线程的并行计算：ABAQUS有限元子程序的开发与应用

2023-11-03 理论教育版权反馈

【摘要】：在基于线程的并行计算中，对于公共空间的变量或者共享的资源，需要进行额外的保护。它们的编号为1～10，开发者可以通过它们的编号进行使用。初始化互斥锁的最佳位置在子程序uexternaldb中。示例如下：经过上面代码的计算，1号互斥锁（＃1）就可以在其他要被调用的用户子程序中使用了，以保护对共享公用块中变量的访问，防止其被多个互相竞争的线程同时访问而造成破坏。

在基于线程的并行计算中，对于公共空间的变量或者共享的资源，需要进行额外的保护。例如，common block中的变量或module中的变量就是公共空间变量，而文件就是共享的资源，这些都需要进行额外的保护。这是因为，在多线程执行的情况下，多个线程可能会尝试同时向一个文件中写入数据，或同时对同一个公共变量进行赋值。对比，程序总是会保留最后一个线程的写入数据或存储的变量值，其他线程的数据或变量值则被覆盖，而我们无法预期到底哪一个线程是最后一个线程，这不是我们希望的结果。

为了避免上述问题的出现，可以使用下面的语句（函数）：

1)get_thread_id

这个函数允许我们区分0线程（第一个线程）和其他线程。这对于将某些特殊的任务仅限制到线程0非常有用。这些特殊任务通常包括I/O操作（特别是打开和关闭文件）和执行单点初始化。示例如下：

2）Mutexes（互斥执行锁、互斥锁）(www.chuimin.cn)

如果某段代码已经在被一个线程执行，那么互斥锁可以阻止其他线程进入这段代码。它是一种避免线程之间互相竞争的机制（即所有线程不能同时修改一些公共变量的值）。

ABAQUS提供了10个预定义的互斥锁供用户使用。它们的编号为1～10，开发者可以通过它们的编号进行使用。一个互斥锁在被使用之前需要进行初始化。初始化互斥锁的最佳位置在子程序uexternaldb中（这个子程序在整个分析的一开始就会被执行）。示例如下：

经过上面代码的计算，1号互斥锁（＃1）就可以在其他要被调用的用户子程序中使用了，以保护对共享公用块中变量的访问，防止其被多个互相竞争的线程同时访问而造成破坏。示例如下（这里以用户子程序uvarm为例）：

上述代码中的第8～14行就是“上锁→给公共变量赋值→解锁”过程的具体实现。

基于线程的并行计算：ABAQUS有限元子程序的开发与应用

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