OpenMP与Fortran并行编程基础教程

"OpenMP+F90并行编程基础" OpenMP是一种用于共享内存并行计算的框架，它被设计为C/C++和Fortran编译器的标准扩展。通过使用编译器指令，程序员可以指示在哪里引入并行性。在C/C++中，这通常通过`#pragma`指令实现；而在Fortran中，则使用结构化的注释来指定并行区域。OpenMP还提供了一个库，包含支持并行执行的辅助函数。 基于fork/join模型，OpenMP的工作方式如下： 1. 程序开始时作为一个单一线程运行。 2. 当遇到指定的并行区域时，会创建一个线程池。 3. 线程们在该区域内并行执行任务。 4. 在并行区域结束时，所有线程等待团队中的其他线程完成任务。 5. 主线程（master thread）在下一个并行区域之前继续执行。 OpenMP的并行编程可以极大地提高计算密集型任务的效率，尤其适合于多核处理器系统。在Fortran中，利用OpenMP进行并行化编程可以帮助充分利用多核处理器的计算能力。 OpenMP的并行指令主要通过特定的预处理指令（如`$OMP PARALLEL`和`$OMP END PARALLEL`）来设定。例如，`$OMP PARALLEL DEFAULT(NONE) SHARED(A,B) PRIVATE(C,D) REDUCTION(+:A)`指令声明了并行区域，其中变量A和B是共享的，而C和D是私有的，并且A在并行区域结束时会进行加法归约操作。 在Fortran中，可以使用`$OMP DO`来指定循环并行化，如`Do i=1,100, $OMP_GET_NUM_THREADS()`，这将使得循环的每个迭代由一个不同的线程处理，线程数量等于系统中的核心数。 OpenMP的开发和支持涉及多个公司和组织，包括美国能源部、富士通、惠普、英特尔、IBM、Kuck & Associates、Silicon Graphics 和 Sun Microsystems等。这些组织的合作确保了OpenMP的广泛采用和持续发展。 OpenMP的应用场景涵盖了从简单的共享内存多核系统（如SMP，对称多处理系统）到复杂的大规模并行处理系统（如MPP，大规模并行处理集群）和非一致性内存访问（NUMA）架构。通过使用OpenMP，程序员可以编写出跨平台、可移植的并行代码，有效地利用不同硬件的并行计算能力。 OpenMP+F90并行编程基础提供了使用Fortran语言和OpenMP库进行并行计算的方法，帮助开发者创建高效的并行程序，以应对现代计算环境中的挑战。通过学习和掌握OpenMP，程序员能够编写出适应多核处理器的并行算法，从而显著提升程序性能。