Intel Threading Building Blocks

Intel Threading Building Blocks (также известная как TBB) — кроссплатформенная библиотека шаблонов C++^[2], разработанная компанией Intel для параллельного программирования. Библиотека содержит алгоритмы и структуры данных, позволяющие программисту избежать многих сложностей, возникающих при использовании традиционных реализаций потоков, таких как POSIX Threads, Windows threads или Boost Threads, в которых создаются отдельные потоки исполнения, синхронизируемые и останавливаемые вручную. Библиотека TBB абстрагирует доступ к отдельным потокам. Все операции трактуются как «задачи», которые динамически распределяются между ядрами процессора. Кроме того, достигается эффективное использование кэша. Программа, написанная с использованием TBB, создаёт, синхронизирует и разрешает графы зависимостей задач в соответствии с алгоритмом. Затем задачи исполняются в соответствии с зависимостями. Этот подход позволяет программировать параллельные алгоритмы на высоком уровне, абстрагируясь от деталей архитектуры конкретной машины.

Структура библиотеки

Библиотека является коллекцией шаблонов классов и функций для параллельного программирования. В библиотеке реализованы:

• параллельные алгоритмы: for, reduce, do, scan, while, pipeline, sort;
• потокобезопасные контейнеры: вектор, очередь, хеш-таблица;
• масштабируемые распределители памяти;
• мьютексы;
• атомарные операции;
• глобальная временная метка;
• планировщик задач;
• вычислительный граф.

История

Версия 1.0 была выпущена фирмой Интел 29 августа 2006, через год после выпуска своего первого двуядерного процессора Pentium D.

Версия 1.1 была выпущена 10 апреля 2007. 5 июня библиотека была добавлена в состав Intel C++ Compiler 10.0 Professional Edition.

Версия 2.0 была выпущена 24 июля 2007. Был открыт исходный код библиотеки и был создан проект с открытым исходным кодом с лицензией GPLv2. Библиотека также доступна под коммерческой лицензией без исходного кода, но с доступом к технической поддержке. Функциональность обеих библиотек одинакова.

Версия 2.1 была выпущена 22 июля 2008.

Версия 2.2 была выпущена 5 августа 2009 года. Она включает в себя поддержку лямбда-функций C++0x.

Версия 3.0 была выпущена 4 мая 2010 года. Список улучшений http://software.intel.com/en-us/blogs/2010/05/04/tbb-30-new-today-version-of-intel-threading-building-blocks/.

Версия 4.0 была выпущена 8 Сентября 2011 года. Была добавлен новая функциональность, см. https://web.archive.org/web/20111213150434/http://threadingbuildingblocks.org/whatsnew.php

Начиная с версии 3.0 промежуточные обновления TBB выходят в формате TBB X.0 update N, например TBB 4.0 update 2.

Примеры использования

В этой программе элементы массива обрабатываются функцией Calculate параллельно.

// Подключаются необходимые загловочные файлы
#include “tbb/blocked_range.h”
#include “tbb/parallel_for.h”

// Количество элементов вектора
const int SIZE = 10000000;

// Класс-обработчик
class CalculationTask
{
	vector<double> &myArray;
public:
	// Оператор () выполняется над диапазоном из пространства итераций
	void operator()(const tbb::blocked_range<int> &r) const
	{
		for (int i = r.begin(); i != r.end(); i++)
			Calculate(myArray[i]);
	}

	// Конструктор
	CalculationTask (vector<double> &a) : myArray(a) { }
};

int main()
{
	vector<double> myArray(SIZE);

	// Запуск параллельного алгоритма for
	tbb::parallel_for(tbb::blocked_range<int>(0, SIZE), CalculationTask(myArray));

	return 0;
}

С использованием лямбда-функций из C++11:

// Подключаются необходимые заголовочные файлы
#include “tbb/blocked_range.h”
#include “tbb/parallel_for.h”

#include <vector>

// Количество элементов вектора
const size_t SIZE = 10000000;

int main()
{
	std::vector<double> myArray(SIZE);

	// Запуск параллельного алгоритма for
	tbb::parallel_for(tbb::blocked_range<size_t>(0, SIZE),
	// Лямбда-функция
	[&myArray](const tbb::blocked_range<size_t> &r)
	{
		for (size_t i = r.begin(); i != r.end(); i++)
			Calculate(myArray[i]);
	});

	return 0;
}

Поддерживаемые операционные системы

Коммерческая версия TBB 4.0 поддерживает Windows (XP или выше), Mac OS X (версия 10.5.8 или выше) и Linux, используя различные компиляторы: Microsoft Visual C++ (версия 8.0 или выше, только на Windows), Intel C++ compiler (версия 11.1 или выше) или GNU Compiler Collection (gcc, версия 3.4 и выше). Кроме того, сообщество открытой версии TBB портировало её на Sun Solaris, PowerPC, Xbox 360, QNX Neutrino, и FreeBSD.

См. также

• OpenMP
• Intel Cilk Plus
• Стандартная библиотека шаблонов
• Intel Parallel Studio
• Intel Software Network

Литература

• Reinders, James (2007, July). Intel Threading Building Blocks: Outfitting C++ for Multi-core Processor Parallelism (Paperback) Sebastopol: O’Reilly Media, ISBN 978-0-596-51480-8.
• Voss, M. (2006, October). «Demystify Scalable Parallelism with Intel Threading Building Blocks' Generic Parallel Algorithms.»
• Voss, M. (2006, December). «Enable Safe, Scalable Parallelism with Intel Threading Building Blocks' Concurrent Containers.»
• Hudson, R. L., B. Saha, et al. (2006, June). «McRT-Malloc: a scalable transactional memory allocator.» Proceedings of the 2006 International Symposium on Memory Management. New York: ACM Press, pp. 74–83.
• Voss, M., Asenjo, R, Reinders, J. (2019) «Pro TBB. C++ Parallel Programming with Threading Building Blocks»

Примечания

Ссылки

• http://www.threadingbuildingblocks.org — сайт сообщества.
• http://software.intel.com/ru-ru/articles/intel-tbb/ — описание библиотеки на русском сайте Интела.
• http://www.slideshare.net/michaelkarpov/tbb - презентация на русском языке.
• http://www.slideshare.net/yandex/ss-33845143 - параллелизм в C++ (обзорная презентация)