中国科学技术大学：《并行算法实践》课程教学资源（PPT课件讲稿）上篇 并行程序设计导论 单元II 并行程序编程指南 第七章 OpenMP编程指南

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT DF COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD 第七章 OpenMP綸程指南 7.1 OpenMP概述 720 penMP编程风络 73 OpenMP编程简介 ■7.4运行库例程与环境变量 7.50 penMP计算实例 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3

国家高性能计算中心（合肥） 4 2021/2/3 第七章 OpenMP编程指南 ▪ 7.1 OpenMP概述 ▪ 7.2 OpenMP编程风络 ▪ 7.3 OpenMP编程简介 ▪ 7.4 运行库例程与环境变量 ▪ 7.5 OpenMP计算实例

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD OpenMP糖述 OpenMP应用编程接口APT是在共享存储体系结构上的 个编程模型 包含编译制导( Compiler Directive)、运行库例程 ( Runtime Library)和环境变量( Environment variables) 支持增量并行化( Incremental parallelization) 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3

国家高性能计算中心（合肥） 5 2021/2/3 OpenMP概述 ▪ OpenMP应用编程接口API是在共享存储体系结构上的 一个编程模型 ▪ 包含编译制导(Compiler Directive)、运行库例程 (Runtime Library)和环境变量(Environment Variables) ▪ 支持增量并行化(Incremental Parallelization)

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD OpenMP体系结构 应用 用户 编译制导 环境变量 运行库例程 0S线程 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3

国家高性能计算中心（合肥） 6 2021/2/3 OpenMP体系结构 应 用 编译制导 运行库例程 OS 线 程 用 户 环境变量

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD 什么是 OpenMP 什么是 OpenMP ■应用编程接口API( Application Programming Interface) 由三个基本API部分(编译指令、运行部分和环境变量)构成 是C/C++和 Fortan等的应用编程接口 ■已经被大多数计算机硬件和软件厂家所标准化 OpenMP不包含的性质 不是建立在分布式存储系统上的 不是在所有的环境下都是一样的 不是能保证让多数共享存储器均能有效的利用 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3

国家高性能计算中心（合肥） 7 2021/2/3 什么是OpenMP ▪ 什么是OpenMP ▪ 应用编程接口API（Application Programming Interface ） ▪ 由三个基本API部分（编译指令、运行部分和环境变量）构成 ▪ 是C/C++ 和Fortan等的应用编程接口 ▪ 已经被大多数计算机硬件和软件厂家所标准化 ▪ OpenMP不包含的性质 ▪ 不是建立在分布式存储系统上的 ▪ 不是在所有的环境下都是一样的 ▪ 不是能保证让多数共享存储器均能有效的利用

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD OpenMP的历史 1994年,第一个 ANSI X3H5草案提出,被否决 1997年, OpenMP标准规范代替原先被否决的ANSr X3H⑤,被人们认可 1997年10月公布了与 Fortran语言捆绑的第一个标准规 范 1998年11月9日公布了支持C和C+的标准规范 目前 Fortran77、 Fortran90、C、C++语言的实现规范 已经完成。 ■资源网站:htpi:www.openmp.org http://phase.hpccip/omni/ 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3 8

国家高性能计算中心（合肥） 8 2021/2/3 OpenMP的历史 ▪ 1994年，第一个ANSI X3H5草案提出，被否决 ▪ 1997年，OpenMP标准规范代替原先被否决的ANSI X3H5，被人们认可 ▪ 1997年10月公布了与Fortran语言捆绑的第一个标准规 范 ▪ 1998年11月9日公布了支持C和C++的标准规范 ▪ 目前Fortran77、Fortran90、C、C++语言的实现规范 已经完成。 ▪ 资源网站：http://www.openmp.org http://phase.hpcc.jp/Omni/

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT DF COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD OpenMP的目标 标准性 简洁实用 使用方便 可移植性 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3

国家高性能计算中心（合肥） 9 2021/2/3 OpenMP的目标 ▪ 标准性 ▪ 简洁实用 ▪ 使用方便 ▪ 可移植性

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD OpenMP并行編程模型 基于线程的并行编程模型( Programming Model) penMP使用F。rk<Join并行执行模型 主线程 FORK F0RK 并行域 并行域 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3 10

国家高性能计算中心（合肥） 10 2021/2/3 OpenMP并行编程模型 ▪ 基于线程的并行编程模型(Programming Model) ▪ OpenMP使用Fork-Join并行执行模型 F O R K J O I N F O R K J O I N 主线程 并行域 并行域

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD peMP程序结构 基于 Fortran语言的 OpenMP程序的结构 PROGRAMHELLO INTEGER VARI VAR2 VAR3 I Serial code Beginning of parallel section. Fork a team of threads I Specify variable scoping ISOMP PARALLEL PRIVATE(VARI, VAR2) SHARED(VAR3) I Parallel section executed by all threads d All threads join master thread and disband I SOMP END PARALLEL I Resume serial code END 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3

国家高性能计算中心（合肥） 11 2021/2/3 OpenMP程序结构 ▪ 基于Fortran语言的OpenMP程序的结构 PROGRAM HELLO INTEGER VAR1, VAR2, VAR3 !Serial code … !Beginning of parallel section. Fork a team of threads. !Specify variable scoping !$OMP PARALLEL PRIVATE(VAR1, VAR2) SHARED(VAR3) !Parallel section executed by all threads … !All threads join master thread and disband !$OMP END PARALLEL !Resume serial code … END

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT。 F COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD OpenMP程存结构 基于c/c+语言的 OpenMP程序的结构 #f include <omp. h main 0{ int varl. var2. var3 /*Serial code*/ /Beginning of parallel section. Fork a team of threads*/ /Specify variable scoping*/ #pragma omp parallel private( varl, var2) shared( var3) /*Parallel section executed by all threads/ /*All threads join master thread and disband*/ /*Resume serial code */ 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3 12

国家高性能计算中心（合肥） 12 2021/2/3 OpenMP程序结构 ▪ 基于c/c++语言的OpenMP程序的结构 #include main (){ int var1, var2, var3; /*Serial code*/ … /*Beginning of parallel section. Fork a team of threads*/ /*Specify variable scoping */ #pragma omp parallel private(var1, var2) shared(var3) { /*Parallel section executed by all threads*/ … /*All threads join master thread and disband*/ } /*Resume serial code */ … }

中图种学学计算机科学与术系 University of Science and Technology of China DEPARTMENT DF COMPUTE三巴 ENCE AND ECHNOLDD 一个简单的 OpenMP程存实例 基于c/C+语言的 OpenMP程序结构的一个具体实现 #include " omp. h int main( int argc, char argvD roc char buf 32] / Fork a team of threads * #pragma omp parallel private(nthreads, tid) Obtain and print thread id*/ tid=omp get thread numo; printf("Hello World from OMP thread %d\n", tid) Only master thread does this */ nthreads =omp get num threads; printf( " Number of threads %dln", nthreads); return 0 国家高性能计算中心(合肥) 2021/2/3 13

国家高性能计算中心（合肥） 13 2021/2/3 一个简单的OpenMP程序实例 ▪ 基于C/C++语言的OpenMP程序结构的一个具体实现 #include "omp.h" int main(int argc, char* argv[]) { int nthreads, tid; int nprocs; char buf[32]; /* Fork a team of threads */ #pragma omp parallel private(nthreads, tid) { /* Obtain and print thread id */ tid = omp_get_thread_num(); printf("Hello World from OMP thread %d\n", tid); /* Only master thread does this */ if (tid==0) { nthreads = omp_get_num_threads(); printf("Number of threads %d\n", nthreads); } } return 0; }