"Parallel Programming in Fortran 95 using OpenMP" 是一本专注于在 Fortran 95 中使用 OpenMP 进行并行编程的指南。由 Miguel Hermanns 编写,它提供了关于如何利用 OpenMP 在航空工程领域的计算中实现并行化的详细教程。该书适用于学习并行计算的初学者和专业人士,通过简单的语言和实例来解释复杂的并行编程概念。 OpenMP(Open Multi-Processing)是为共享内存多处理器系统设计的一种并行编程规范,它为 Fortran、C 和 C++ 等语言提供了一组库函数和编译器指令,使得程序员能够轻松地编写可并行执行的程序。 在书中,作者首先介绍了 OpenMP 的基本概念和历史背景,包括参与 OpenMP 规范制定的组织和个人以及文档的目的。接下来,他详细阐述了 OpenMP Fortran 应用程序接口的基础知识,如用于指示并行指令的特殊符号(sentinels)和并行区域的定义。 书中详细讲解了各种 OpenMP 构造,这些构造是实现并行化的关键元素: 1. **工作共享构造**:这些构造允许将任务分解为可并行执行的部分。包括: - `!$OMP DO` 和 `!$OMP END DO` 用于循环并行化。 - `!$OMP SECTIONS` 和 `!$OMP END SECTIONS` 用于处理多个互不依赖的任务段。 - `!$OMP SINGLE` 和 `!$OMP END SINGLE` 用于确保某段代码只在一个线程上执行。 - `!$OMP WORKSHARE` 和 `!$OMP END WORKSHARE` 用于数据并行化。 2. **组合的并行工作共享构造**:这些构造结合了并行和工作共享,使代码能够在并行环境中高效运行: - `!$OMP PARALLEL DO` 和 `!$OMP END PARALLEL DO` 用于并行化循环。 - `!$OMP PARALLEL SECTIONS` 和 `!$OMP END PARALLEL SECTIONS` 用于并行化任务段。 - `!$OMP PARALLEL WORKSHARE` 和 `!$OMP END PARALLEL WORKSHARE` 用于并行化整个工作共享构造。 3. **同步构造**:这些构造确保线程间的正确协调和同步: - `!$OMP MASTER` 和 `!$OMP END MASTER` 用于指定只有主线程执行的代码。 - `!$OMP CRITICAL` 用于保护临界区,确保同一时间只有一个线程可以执行。 - `!$OMP Barrier` 用于所有线程在继续之前等待其他线程到达同一位置。 - `!$OMP TASK` 和 `!$OMP TASKWAIT` 用于异步任务并行和等待。 此外,书中还涵盖了并行化策略、线程管理和数据亲和性、并行环境的动态调整以及性能分析和优化等内容。通过实际示例和代码片段,读者可以学习如何在 Fortran 95 中有效地使用 OpenMP 来提升程序的运行效率,特别是在大规模科学计算中的应用。 "Parallel Programming in Fortran 95 using OpenMP" 提供了一个全面的指南,帮助读者理解和实施 Fortran 95 中的并行编程,利用 OpenMP 实现高效并行计算,从而解决复杂问题。对于需要进行高性能计算的科研人员和工程师来说,这是一本宝贵的参考书籍。
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