《第四章OpenMP多线程编程》.ppt

主要内容 OpenMP编程简介 OpenMP多线程应用程序编程技术 1. OpenMP编程简介 1.1 OpenMP多线程编程发展概况 OpenMP是一种面向共享内存多线程并行编程技术 OpenMP具有良好的可移植性 支持多种编程语言 Fortran C/C++ 支持多种平台 OpenMP最初是为共享内存的多处理器系统设计的并行编程方法，这与通过消息传递进行并行编程模型有很大的不同。 OpenMP的支持环境 Intel的C++和Fortran编译器 Microsoft的Visual Studio 2005 gcc4.2以上版本 1.2 OpenMP多线程编程基础 OpenMP的编程模型以线程为基础，通过编译制导语句来显示地指导并行化 OpenMP的执行模型采用Fork-Join的形式，在开始时，只有一个叫做主线程的运行线程存在；在运行过程中，当遇到需要进行并行计算的时候，派生出（Fork）线程来执行并行任务；在并行代码结束执行，派生线程退出或挂起，控制流程回到单独的主线程中（Join） Fork-Join模型 OpenMP的实现 编译制导语句（精髓） 运行时库函数 环境变量 编译制导语句 在编译器编译程序的时候，会识别特定的注释，而这些注释就包含着OpenMP程序的一些语义 在一个无法识别OpenMP语意的普通编译器中，这些注释会被当作普通的注释而被忽略 在C/C++程序中，OpenMP所有编译制导语句以#pragma omp开始，后面跟具体功能指令 编译制导语句 编译制导语句 Directive parallel, for, parallel for, section, sections, single, master, critical, flush, ordered, atomic 运行时库函数 OpenMP运行时函数库主要用以设置和获取执行环境相关的信息，它们当中也包含一系列用以同步的API 运行时函数库 “omp.h” omp_get_thread_num() 返回当前线程的号码 通过编译制导语句,可以将串行的程序逐步地改造成一个并行程序,达到增量更新程序的目的,减少程序编写人员一定的负担. 串行程序和并行程序保持在同一个源代码文件当中,减少了维护负担. 编译制导语句,优势体现在编译阶段 运行时库函数,支持运行时对并行环境的改变和优化 1.3 编写OpenMP程序的准备工作 当前的Visual Studio .Net 2005完全支持OpenMP 2.0标准 通过新的编译器选项 /openmp来支持OpenMP程序的编译和链接 建立一个新的项目 配置项目属性 设置环境变量 在OpenMP中，主要通过对循环或一段结构化代码定义并行区域的方式来实现多线程并行。 #include omp.h int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { printf(Hello from serial.\n); printf(Thread number=%d\n,omp_get_thread_num()); #pragma omp parallel { printf(Hello from parallel. Thread number=%d\n, omp_get_thread_num()); } printf(Hello from serial again.\n); getchar(); return 0; } 2. OpenMP多线程应用程序编程技术 2.1 循环并行化 循环并行化是使用OpenMP来并行化程序的最重要的部分 在C/C++语言中，循环并行化语句的编译制导语句格式如下： #pragma omp parallel for [clause[clause…]] for（ i = first ; ilast ; i++） { body of the loop; } 另一种格式： #pragma omp parallel [clause[clause…]] { #pragma omp for [clause[clause…]] for（ i = first ; ilast ; i++） { body of the loop; } } 如果并行的线程需要在循环的开始，或结束时作些工作的话，就只能用parallel与for子句分离的版本。 Parallel 将紧跟的程序块扩展为若干完全等同的并行区域，每个线程拥有完全相同的并行区域； For 将循环中工作分配到线程组中，线程组中的每一个线程完成循环中的一部分。 子句用来控制编译制导语句的具体行为。 循环并行化语句的限制 并行化的语句必须是for循环语句并具