本资源是一份针对Fortran 95环境下OpenMP入门的教材,由Miguel Hermanns撰写,他来自西班牙马德里理工大学的动力推进学与热流体动力学系。OpenMP是一种并行编程工具,旨在简化在Fortran程序中实现多线程编程。这份文档提供了一个全面的指南,介绍了如何利用OpenMP指令来创建并行程序。 1. **OpenMP Fortran Application Programming Interface (API)** - **历史回顾**:文档首先概述了OpenMP的历史背景,包括其起源和发展,以及它如何逐渐成为Fortran程序员处理并行计算任务的标准方法。 - **参与人员**:作者强调了OpenMP作为一个社区的努力,参与者包括软件开发者、教育工作者和研究者,他们共同推动了该技术的进步。 2. **基本概念** - **OpenMP指令和条件编译**:介绍OpenMP的关键标记,如`!$omp parallel`,`!$omp single`等,这些指令用于定义并行区域,以及如何通过条件编译选择性地启用或禁用并行部分。 - **并行区构造**:详细解释了如何使用`!$omp parallel`来创建并行执行的区域,这是所有并行程序的基础。 3. **工作共享结构** - `!$omp do`和`!$omp end do`:展示了如何使用循环并行化(work-sharing)指令,它们能将循环任务分配给多个线程同时执行。 - `!$omp sections`和`!$omp end sections`:用于分段并行化,让多个独立的代码块同时运行。 - `!$omp single`和`!$omp end single`:确保每个并行区域只有一个线程执行特定代码,常用于初始化或清理阶段。 - `!$omp workshare`和`!$omp end workshare`:用于更细粒度的并行化,允许不同线程按比例共享任务。 4. **组合并行工作共享构造** - `!$omp parallel do`、`!$omp end parallel do`:提供了一种更简洁的方式来包裹整个循环,进行整体的并行工作分配。 - 类似的`!$omp parallel sections`和`!$omp end parallel sections`扩展了`sections`指令,适用于包含多个并行段的情况。 - `!$omp parallel workshare`同样有对应的封闭版本,用于细致的并行任务划分。 5. **同步构造** - `!$omp master`和`!$omp end master`:指定一个线程作为整个并行区域的领导者,执行同步操作,如初始化其他线程或收集结果。 - 其他同步机制,如`!$omp barrier`,确保所有线程在特定点上完成任务后再继续。 通过学习这份教程,读者可以掌握如何在Fortran 95环境中有效地使用OpenMP,从基本指令到复杂的并行结构,逐步构建出高效且可维护的并行程序。这对于希望在计算密集型任务中提高程序性能的开发者来说,是一个非常实用的资源。
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