OpenMP发展与优势

OpenMP发展与优势

OpenMP的规范由SGI发起，它是一种面向共享内存以及分布式共享内存的多处理器多线程并行编程语言。OpenMP是一种共享内存并行的应用程序编程接口。所有的处理器都被连接到一个共享的内存单元上，处理器在访问内存的时候使用的是相同的内存编址空间。由于内存是共享的，因此，某一处理器写入内存的数据会立刻被其它处理器访问到。

OpenMP具有良好的可移植性，支持Fortran和C/C++编程语言，操作系统平台方面则支持UNIX系统以及Windows 系统。OpenMP的重要性在于，它能够为编写多线程程序提供一种简单的方法，而无需程序员进行复杂的线程创建、同步、负载平衡和销毁工作[1]。

2.2 OpenMP多线程编程基础

OpenMP的编程模型以线程为基础，通过编译指导语句来显式地指导并行化，为编程人员提供了对并行化的完整的控制。在并行执行的时候，主线程和派生线程共同工作。在并行代码结束执行后，派生线程退出或者挂起，不再工作，控制流回到单独的主线程中。OpenMP的功能由两种形式提供：编译指导语句和运行时库函数，下面分别介绍。

2.2.1编译指导语句

编译指导语句的含义是在编译器编译程序的时候，会识别特定的注释，而这些特定的注释就包含着OpenMP程序的一些语意。例如在C/C++程序中，用

#pragma opm parallel来标示一段并行程序块。在一个无法识别OpenMP语意的编译器中，会将这些特定的注释当作普通的程序注释而被忽略。因此，仅使用编译指导语句编写的OpenMP程序就能够同时被普通编译器和支持OpenMP的编译器处理。这种性质带来的好处就是用户可以用同一份代码来编写串行和并行程序，或者在把串行程序改编成并行程序的时候，保持串行源代码部分不变，从而极大地方便了程序编写人员。

编译指导语句的形式为：

#pragam omp [clause[[,] clause]. . .]

其中directive部分就包含了具体的编译指导语句，包括parallel, for, parallel for, section, sections, single, master, critical, flush, ordered和atomic。这些编译指导语句或者用来分配任务，或者用来同步。后面可选的子句clause给出了相应的编译指导语句的参数，子句可以影响到编译指导语句的具体行为，每一个编译指导语句都有一系列适合它的子句。

2.2.2运行时库函数

另外一种提供OpenMP功能的形式就是OpenMP的运行时库函数，它用于设置和获取执行环境的相关信息，它们当中也包含一系列用以同步的API。要使

用运行时库函数所包含的库函数，必须在相应的源文件中包含头文件omp.h。OpenMP库函数类似于相应编程语言内部的函数调用，因此在没有库支持的编译器上就无法正确识别OpenMP程序，这是库函数与编译指导语句不同的地方。

编译指导语句的优势体现在编译阶段，对于运行阶段则支持较少。OpenMP 提供了运行时库函数来支持运行时对并行环境的改编和优化，但这种方式打破了源代码在串行和并行之间的一致性。

2.2.3使用Visual 2005编写OpenMP程序

Microsoft Visual Studio 2005完全支持OpenMP编程[5]。Visual Studio. Net 2005 Professional安装之后，即可编写OpenMP程序，无须另外安装其它软件。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程序的编译和连接，编译器会自动地将用户的代码和OpenMP在Windows下实现的库vcomp.dll连接在一起。程序在运行的时候会自动地寻找vcomp.dll。下面用Visual 2005生成一个新OpenMP项目OpenMP1。

启动Visual 2005，新建一个Win32 控制台程序，并命名OpenMP1。然后在项目上用鼠标右键单击，在弹出的菜单中选择“属性”，在弹出的对话框中如图2-1所示设置，完成项目对OpenMP的支持。在OpenMP1.cpp 输入如下代码：

#include"omp.h"

#include"conio.h"

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{ printf("Hello from serial./n");

printf("Thread number=%d/n",omp_get_thread_num()); // 串行执行

#pragma omp parallel // 并行执行

{ printf("Hello from parallel. thread number=%d/n", omp_get_thread_num());} printf("Hello from serial again"); // 串行执行getche();

return 0;

}

程序运行结果如下：

Hello from serial.

Thread number=0

Hello from parallel. Thread number=0

Hello from parallel. Thread number=1

Hello from serial again

#pragma omp parallel标志着一个并行区域的开始。在支持OpenMP的编译器中，根据线程的数目，随后的程序块会被编译到不同的线程中执行。

omp_get_thread_num()函数用来获得当前线程号码。在OpenMP程序中，每一个线程会被分配给一个唯一的线程号码，用来标识不同的线程，在并行部分执行完毕后，程序又回到串行部分，打印最后一个语句。默认情况下，系统会根据逻辑