OpenMP中文版教程

OpenMP是一种编程接口，用于在共享内存多处理器计算机上实现并行编程。它是一种支持多线程程序设计的库，特别适合在多核CPU上的并行程序设计。OpenMP提供了一系列编译器指令、库函数和环境变量，这些工具使得开发者能够轻松地将串行程序转变为并行程序。 在单核CPU时代，程序通常是串行的，但随着计算机技术的进步，多核CPU成为了主流。在多核系统中，如果使用操作系统API来创建线程，会遇到CPU核数扩展性问题、方便性问题和可移植性问题。所谓CPU核数扩展性问题，是指程序的性能需要能够随着CPU核心数量的增加而线性提升，这就需要程序能够创建与核心数相匹配的线程数量。如果使用操作系统API来创建线程，会导致编写线程数量可扩展的程序变得复杂，而使用OpenMP则可以简化这一过程。 方便性问题主要体现在多核编程要求将计算负载均衡地分配到各个核心上，这在使用操作系统API时需要手动将代码拆分成多个线程入口函数，大大增加了工作量。而OpenMP则允许开发者在同一函数内或循环中分解代码，非常方便。 可移植性问题是指主流操作系统的线程API之间互不兼容，开发者需要封装不同操作系统的API以实现统一接口，而使用OpenMP则不存在这一问题，因为它遵循一套标准规范，由支持它的编译器执行。 在OpenMP中，有一个重要的概念叫作fork/join模型，它是并行程序设计的基础。在程序中加入OpenMP指令，编译器会在运行时根据这些指令创建线程，然后执行并行代码块，在执行完毕后又会合并回单线程执行。 OpenMP指令用于指导编译器创建线程并分配任务，其中#pragma omp parallel for是常用的指令之一，用于指示编译器将for循环并行化。当然，循环中的任务必须是可并行的，即循环迭代之间没有数据依赖关系。 OpenMP程序设计中还有一系列的数据处理子句，比如private、firstprivate、lastprivate、threadprivate、shared和default等，它们用于指定变量的存储属性，保证并行代码块中的数据正确性和一致性。 任务调度方面，OpenMP提供了多种调度策略，包括静态调度、动态调度、guided调度和runtime调度。每种调度方式都有其适用的场景，程序员可以根据任务的特点和系统资源情况选择合适的调度策略。 OpenMP还提供了创建线程时的锁及原子操作性能比较，以及一些程序设计小技巧，例如动态设置并行循环的线程数量和嵌套循环的并行化。这些内容在本教程中都有详细的介绍。 OpenMP的简易教程可以帮助初学者快速上手，但要深入理解和应用OpenMP进行高效并行程序设计，还需要通过大量的实践和学习。通过实践，开发者能够根据程序的具体情况选择合适的方式实现并行化，充分利用多核CPU的计算资源，提高程序的性能。