Print indd

5
Active Wait Optimization for GNU OpenMP
Synchronization Barrier
This section describes the study and the optimization proposed for the GNU
OpenMP library. We chose to study the GNU implementation of the OpenMP
standard because of its large adoption in real operational systems.
5.1
Barrier Mechanism Measurements and Study
The GNU OpenMP library implements a central-counter algorithm for the syn-
chronization barrier. The Fig.
2
shows a time chart of this algorithm. Each thread

---

Optimization of the GNU OpenMP Synchronization Barrier in MPSoC
63
Fig. 2. Synchronization barrier time chart for 3 threads.
is initially in a computing phase corresponding to the nominal program execu-
tion. Then each thread calls the barrier function and enters its “arrival phase”.
It increments the barrier counter. If the barrier counter has not reached the
expected value, the thread waits until its release. It is the case of the threads
0 and 2 in the figure. Once the counter reaches the expected number (thread
1), the thread causing this event has to release all waiting threads, refereed to
as the “release phase”. In theory, the “arrival phase” and the “release phase”
can both be sources of slowdowns: (1) resulting from contention issues caused
by concurrent access to the shared central counter variable during the “arrival
phase”, (2) due to the threads release policy for the “release phase”.
Actually, as observed by Wei et al. [
13
] threads do not reach the barrier
simultaneously resulting from diverse sources: cache misses, I/O management,
.... Thus contention risk during the “arrival phase” is very low. Moreover, since
the thread will then switch to a waiting phase, most of the arrival phase delays
are masked by the waiting phase and do not increase the whole program duration.