より多くのスレッドを使用してもプログラムが遅くなるのはなぜですか？ [閉鎖]

ミューテックスは赤ニシンです。これは関数にローカルなので、各スレッドが別々のミューテックスで終わるので、実際には何もロックしません。実際にロックするには、create_imageでミューテックス変数を移動する必要があります。

しかし、画像への書き込みは独立しているので、実際にロックは必要ありません。つまり、create_imageへの各呼び出しは別々の領域へのものであるため、書き込みは重複しません。スレッドに参加して完了するまで待つことで、変更が記録されることを確認できます。

問題は実際にはrand（）です。私のテストでは、独自の内部ミューテックスがあり、すべての速度が低下します。 rand() から rand_r(&seed) に変更すると、大きな違いが発生します。使用するスレッドが多ければ多いほど、（呼出あたり）ロックのコストが高くなるため、速度が遅くなることがわかります。

しかし、私のCPUでは、PNG生成はプログラムの主なコストです。 PNGイメージを作成しないと、プログラムは2秒以内に実行され（シングルスレッド）、使用されているコアの数に応じてほぼ直線的に拡張されます。 PNG画像を作成すると時間が8秒以上になるため、画像を作成するよりもPNG画像を作成するのに時間がかかります。

これが私が思いついたものです：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <png++/png.hpp>
#include <time.h>

std::vector<int> bounds(int max, int parts)
{
    std::vector<int> interval;
    int gap = max / parts;
    int left = max % parts;
    int nr1 = 0;
    int nr2;

    interval.push_back(nr1);
    for (int i = 0; i < parts; i++)
    {
        nr2 = nr1 + gap;
        if (i == parts - 1)
            nr2 += left;
        nr1 = nr2;
        interval.push_back(nr2);
    }
    return interval;
}

void create_image(png::image<png::rgb_pixel> &image, int start, int end)
{
    unsigned int seed = time(NULL);
    for (int i = start; i < end; i++)
        for (int j = 0; j < image.get_height(); j++)
            image[i][j] = png::rgb_pixel(rand_r(&seed) % 256, 0, rand_r(&seed) % 256);
}

int main()
{
    png::image<png::rgb_pixel> png_image(6000, 6000);                  //Creating Image
    int parts = 1;                                                     //amount of parallel threads
    std::vector<int> my_vector = bounds(png_image.get_width(), parts); //interval vector
    std::vector<std::thread> workers;                                  //threads

    time_t start, end;
    time(&start); //measuring time
    for (int i = 0; i < parts; i++)
    {
        workers.push_back(std::thread(create_image, std::ref(png_image), my_vector[i], my_vector[i + 1]));
    }
    for (int i = 0; i < parts; i++)
        workers[i].join();

    png_image.write("test.png");
    time(&end);
    std::cout << (end - start) << " seconds\n";

    return 0;
}