OpenMP

OpenMP je soustava direktiv pro překladač a knihovních procedur pro paralelní programování. Jedná se o standard pro programování počítačů se sdílenou pamětí. OpenMP usnadňuje vytváření vícevláknových programů v programovacích jazycích Fortran, C a C++.

OpenMP

Aktuální verze	6.0 (14. listopadu 2024)
Operační systém	cross-platform
Vyvíjeno v	C++ a C
Web	www.openmp.org
Některá data mohou pocházet z datové položky.

První OpenMP standard pro FORTRAN 1.0 byl publikován v roce 1997. Rok poté byl uvolněn standard pro C/C++. Standard verze 2.0 byl uvolněn pro FORTRAN v roce 2000 a pro C/C++ v roce 2002, verze 3.0 v roce 2008, verze 4.0 v roce 2013, verze 4.5 v roce 2015, verze 5.0 pro C/C++ a FORTRAN potom v roce 2018. Aktuální je verze 5.1 pro C/C++ a FORTRAN, která byla uvolněna 13. listopadu 2020.^[1]

Programovací model OpenMP

Hlavní vlákno (master thread) vytváří podle potřeby skupinu podvláken. Paralelizace programu se pak provádí postupně s ohledem na výkon aplikace, tj. sekvenční program je postupně (podle možností) paralelizován.

OpenMP schéma řešení

Programování v OpenMP

OpenMP se spouští pomocí tzv. direktiv. K vytvoření skupiny vláken použijeme direktivu pragma:

#pragma omp parallel
{
  ...  // každé vlákno vykonává příkazy tohoto bloku
}

K rozdělení práce cyklu mezi vlákna použijeme:

#pragma omp parallel for
for (i=0; i<N; i++) {
  ...  // každé vlákno vykoná část iterací
}

Klauzule modifikují direktivy:

• Private(list) – pro určené proměnné se vytváří jejich kopie v každém vláknu
• Reduction(op:list) – kombinuje (podle určené operace) lokálně spočítané hodnoty do privátní hodnoty uvedené v seznamu

Program hello.f90 v jazyce Fortran 90

program hello
  use omp_lib
  implicit none
  integer: nthr, myth
 !$omp parallel private(myth)
 !$omp single
  nthr=omp_get_num_threads() ! OpenMP funkce (interface omp_lib, určí počet vláken a jeho index)
 !$omp end single
  myth=omp_get_thread_num()
  write(6,*) 'Hello from',myth, & ! myth je lokální ve vlákně private, nthr je globální v procesu share
     & 'of',nthr
 !$omp end parallel
 end program hello

Tučně vyznačený kód provádějí všechna vlákna. Program zkompilujeme a použijeme přitom přepínač -openmp, který aktivuje OpenMP direktivy generující kód vláken:

ifort -openmp -o hello hello.f90

Zkompilovaný program spustíme. Všimněte si, že jednotlivé výstupy jsou v náhodném pořadí, protože pořadí není pro vlákna definováno:

export OMP_NUM_THREADS=4  // Definujeme počet použitých vláken v prostředí OpenMP
./hello
Hello from 0 of 4
Hello from 2 of 4
Hello from 3 of 4
Hello from 1 of 4

Kompilace pro sériový běh vyžaduje knihovnu openmp_stubs:

ifort -openmp_stubs -o hello hello.f90 -lpthread