在针对顺序运行进行优化的程序上使用 openMP 后没有性能提升

我已经尽可能地优化了顺序运行的功能。 当我使用 openMP 时，我发现性能没有提高。 我在1核机器和8核机器上测试了我的程序，性能是一样的。
将年份设置为 20，我有
1 核：1 秒。
8 核：1 秒。

将年份设置为 25 我有
1 核：40 秒。
8 核：40 秒。

1核机器：我的笔记本电脑的intel core 2 duo 1.8 GHz，ubuntu linux
8核机器：3.25 GHz，ubuntu linux

我的程序枚举二项式树的所有可能路径，并对每个路径做一些工作。因此，我的循环大小呈指数级增长，并且我希望 openMP 线程的占用空间为零。在我的循环中，我只减少一个变量。所有其他变量都是只读的。我只使用我编写的函数，并且我认为它们是线程安全的。

我还在我的程序上运行 Valgrind cachegrind。我不完全理解输出，但似乎没有缓存未命中或错误共享。

我编译用

gcc -O3 -g3 -Wall -c -fmessage-length=0 -lm -fopenmp -ffast-math

我的完整程序如下。抱歉发布了很多代码。我对 openMP 和 C 都不熟悉，而且我无法在不失去主要任务的情况下继续我的代码。

使用 openMP 时如何提高性能？
它们是一些编译器标志还是 C 技巧，可以使程序运行得更快？

test.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>
#include "test.h"

int main(){

    printf("starting\n");
    int year=20;
    int tradingdate0=1;

    globalinit(year,tradingdate0);

    int i;
    float v=0;
    long n=pow(tradingdate0+1,year);
    #pragma omp parallel for reduction(+:v)
    for(i=0;i<n;i++)
        v+=pathvalue(i);

    globaldel();
    printf("finished\n");
    return 0;
}

//***function on which openMP is applied
float pathvalue(long pathindex) {
    float value = -ctx.firstpremium;
    float personalaccount = ctx.personalaccountat0;
    float account = ctx.firstpremium;
    int i;
    for (i = 0; i < ctx.year-1; i++) {
        value *= ctx.accumulationfactor;
        double index = getindex(i,pathindex);
        account = account * index;
        double death = fmaxf(account,ctx.guarantee[i]);
        value += qx(i) * death;
        if (haswithdraw(i)){
            double withdraw = personalaccount*ctx.allowed;
            value += px(i) * withdraw;
            personalaccount = fmaxf(personalaccount-withdraw,0);
            account = fmaxf(account-withdraw,0);
        }
    }

    //last year
    double index = getindex(ctx.year-1,pathindex);
    account = account * index;
    value+=fmaxf(account,ctx.guarantee[ctx.year-1]);

    return value * ctx.discountfactor;
}



int haswithdraw(int period){
    return 1;
}

float getindex(int period, long pathindex){
    int ndx = (pathindex/ctx.chunksize[period])%ctx.tradingdate;
    return ctx.stock[ndx];
}

float qx(int period){
    return 0;
}

float px(int period){
    return 1;
}

//****global
struct context ctx;

void globalinit(int year, int tradingdate0){
    ctx.year = year;
    ctx.tradingdate0 = tradingdate0;
    ctx.firstpremium = 1;
    ctx.riskfreerate = 0.06;
    ctx.volatility=0.25;
    ctx.personalaccountat0 = 1;
    ctx.allowed = 0.07;
    ctx.guaranteerate = 0.03;
    ctx.alpha=1;
    ctx.beta = 1;
    ctx.tradingdate=tradingdate0+1;
    ctx.discountfactor = exp(-ctx.riskfreerate * ctx.year);
    ctx.accumulationfactor = exp(ctx.riskfreerate);
    ctx.guaranteefactor = 1+ctx.guaranteerate;
    ctx.upmove=exp(ctx.volatility/sqrt(ctx.tradingdate0));
    ctx.downmove=1/ctx.upmove;

    ctx.stock=(float*)malloc(sizeof(float)*ctx.tradingdate);
    int i;
    for(i=0;i<ctx.tradingdate;i++)
        ctx.stock[i]=pow(ctx.upmove,ctx.tradingdate0-i)*pow(ctx.downmove,i);

    ctx.chunksize=(long*)malloc(sizeof(long)*ctx.year);
    for(i=0;i<year;i++)
        ctx.chunksize[i]=pow(ctx.tradingdate,ctx.year-i-1);

    ctx.guarantee=(float*)malloc(sizeof(float)*ctx.year);
    for(i=0;i<ctx.year;i++)
        ctx.guarantee[i]=ctx.beta*pow(ctx.guaranteefactor,i+1);
}

void globaldel(){
    free(ctx.stock);
    free(ctx.chunksize);
    free(ctx.guarantee);
}

test.h

float pathvalue(long pathindex);
int haswithdraw(int period);
float getindex(int period, long pathindex);
float qx(int period);
float px(int period);
//***global
struct context{
    int year;
    int tradingdate0;
    float firstpremium;
    float riskfreerate;
    float volatility;
    float personalaccountat0;
    float allowed;
    float guaranteerate;
    float alpha;
    float beta;
    int tradingdate;
    float discountfactor;
    float accumulationfactor;
    float guaranteefactor;
    float upmove;
    float downmove;
    float* stock;
    long* chunksize;
    float* guarantee;
};
struct context ctx;
void globalinit();
void globaldel();

EDIT我将所有全局变量简化为常量。 20 年来，该程序的运行速度提高了一倍（太棒了！）。我尝试设置线程数OMP_NUM_THREADS=4 ./test例如。但它并没有给我带来任何性能提升。
我的 gcc 有问题吗？

test.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>
#include "test.h"


int main(){

    starttimer();
    printf("starting\n");
    int i;
    float v=0;

    #pragma omp parallel for reduction(+:v)
    for(i=0;i<numberofpath;i++)
        v+=pathvalue(i);

    printf("v:%f\nfinished\n",v);
    endtimer();
    return 0;
}

//function on which openMP is applied
float pathvalue(long pathindex) {
    float value = -firstpremium;
    float personalaccount = personalaccountat0;
    float account = firstpremium;
    int i;
    for (i = 0; i < year-1; i++) {
        value *= accumulationfactor;
        double index = getindex(i,pathindex);
        account = account * index;
        double death = fmaxf(account,guarantee[i]);
        value += death;
        double withdraw = personalaccount*allowed;
        value += withdraw;
        personalaccount = fmaxf(personalaccount-withdraw,0);
        account = fmaxf(account-withdraw,0);
    }

    //last year
    double index = getindex(year-1,pathindex);
    account = account * index;
    value+=fmaxf(account,guarantee[year-1]);

    return value * discountfactor;
}



float getindex(int period, long pathindex){
    int ndx = (pathindex/chunksize[period])%tradingdate;
    return stock[ndx];
}

//timing
clock_t begin;

void starttimer(){
    begin = clock();
}

void endtimer(){
    clock_t end = clock();
    double elapsed = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("\nelapsed: %f\n",elapsed);
}

test.h

float pathvalue(long pathindex);
int haswithdraw(int period);
float getindex(int period, long pathindex);
float qx(int period);
float px(int period);
//timing
void starttimer();
void endtimer();
//***constant
const int year= 20 ;
const int tradingdate0= 1 ;
const float firstpremium= 1 ;
const float riskfreerate= 0.06 ;
const float volatility= 0.25 ;
const float personalaccountat0= 1 ;
const float allowed= 0.07 ;
const float guaranteerate= 0.03 ;
const float alpha= 1 ;
const float beta= 1 ;
const int tradingdate= 2 ;
const int numberofpath= 1048576 ;
const float discountfactor= 0.301194211912 ;
const float accumulationfactor= 1.06183654655 ;
const float guaranteefactor= 1.03 ;
const float upmove= 1.28402541669 ;
const float downmove= 0.778800783071 ;
const float stock[2]={1.2840254166877414, 0.7788007830714049};
const long chunksize[20]={524288, 262144, 131072, 65536, 32768, 16384, 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1};
const float guarantee[20]={1.03, 1.0609, 1.092727, 1.1255088100000001, 1.1592740743, 1.1940522965290001, 1.2298738654248702, 1.2667700813876164, 1.304773183829245, 1.3439163793441222, 1.384233870724446, 1.4257608868461793, 1.4685337134515648, 1.512589724855112, 1.557967416600765, 1.6047064390987882, 1.6528476322717518, 1.7024330612399046, 1.7535060530771016, 1.8061112346694148};

即使您的程序受益于使用 OpenMP，您也不会看到它，因为您测量了错误的时间。

clock()返回总CPU时间花费在所有线程。如果您使用四个线程运行并且每个线程运行 1/4 的时间，clock()由于 4*(1/4) = 1，仍然会返回相同的值。您应该测量挂钟时间反而。

将呼叫替换为clock() with omp_get_wtime() or gettimeofday()。它们都提供高精度的挂钟计时。

附：为什么周围有这么多人使用SOclock()为了计时？