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1 OpenMP 并行编程 ( 三 ) 运行库函数 环境变量 1

2 内容提要 OpenMP 库函数 OpenMP 环境变量 OpenMP 示例 2

3 库函数 OpenMP 库函数 (Runtime Library Routines) OMP_SET_NUM_THREADS(INT_VAR) OMP_GET_NUM_THREADS() OMP_GET_MAX_THREADS() OMP_GET_THREAD_NUM() OMP_GET_NUM_PROCS() OMP_IN_PARALLEL() OMP_SET_DYNAMIC(LOG_EXPR) OMP_GET_DYNAMIC() OMP_SET_NESTED(LOG_EXPR) OMP_GET_NESTED() 设置并行域中的线程个数返回当前并行域中的线程个数返回并行域中可用的最大线程个数返回当前线程的线程号,0 号为主线程返回系统中处理器的个数判断是否在并行域中启用或关闭线程数目的动态改变判断系统是否支持动态改变线程数目启用或关闭并行域嵌套判断系统是否支持并行域的嵌套 3

4 库函数 OpenMP 针对 的库函数 ( 子例程序 ) 的显式接口定义在模块 omp_lib 中, 因此要加上该模块 OpenMP 针对 的库函数包含在头文件 omp.h 中, 因此要包含该头文件 use omp_lib #include <omp.h> 4

5 库函数 omp_set_num_threads subroutine omp_set_num_threads(num_threads) integer num_threads void omp_set_num_threads(int num_threads); omp_get_num_threads integer function omp_get_num_threads() int omp_get_num_threads(void); omp_get_max_threads integer function omp_get_max_threads() int omp_get_max_threads(void); 5

6 库函数 omp_get_thread_num integer function omp_get_thread_num() int omp_get_thread_num(void); omp_get_num_procs integer function omp_get_num_procs() int omp_get_num_procs(void); omp_in_parallel logical function omp_in_parallel() int omp_in_parallel(void); 6

7 库函数 omp_set_dynamic subroutine omp_set_dynamic (dynamic_threads) logical dynamic_threads void omp_set_dynamic(int dynamic_threads); omp_get_dynamic logical function omp_get_dynamic() int omp_get_dynamic(void); omp_set_nested subroutine omp_set_nested (nested) logical nested void omp_set_nested(int nested); 7

8 库函数 omp_get_nested logical function omp_get_nested() int omp_get_nested(void); 8

9 库函数 OpenMP 3.1 中新增库函数 omp_set_schedule subroutine omp_set_schedule(kind, modifier) integer (kind=omp_sched_kind) kind integer modifier void omp_set_schedule(omp_sched_t kind, int modifier); omp_get_schedule subroutine omp_get_schedule(kind, modifier) integer (kind=omp_sched_kind) kind integer modifier void omp_get_schedule(omp_sched_t * kind, int * modifier ); 9

10 库函数 omp_get_thread_limit returns the maximum number of OpenMP threads available to the program integer function omp_get_thread_limit() int omp_get_thread_limit(void); omp_set_max_active_levels limits the number of nested active parallel regions subroutine omp_set_max_active_levels (max_levels) integer max_levels void omp_set_max_active_levels (int max_levels); 10

11 库函数 omp_get_thread_limit returns the maximum number of nested active parallel regions integer function omp_get_max_active_levels() int omp_get_max_active_levels(void); omp_get_level returns the number of nested parallel regions enclosing the task that contains the call integer function omp_get_level() int omp_get_level(void); 11

12 库函数 omp_get_ancestor_thread_num returns, for a given nested level of the current thread, the thread number of the ancestor or the current thread integer function omp_get_ancestor_thread_num(level) integer level int omp_get_ancestor_thread_num(int level); omp_get_team_size returns, for a given nested level, the size of the thread team to which the ancestor or the current thread belongs integer function omp_get_team_size(level) integer level int omp_get_team_size(int level); 12

13 库函数 omp_get_active_level returns the number of nested, active parallel regions enclosing the task that contains the call integer function omp_get_active_level() int omp_get_active_level(void); omp_in_final returns true if the routine is executed in a final task region; otherwise, it returns false. logical function omp_in_final() int omp_in_final(void); 13

14 锁函数 OpenMP 提供了一些锁函数用于同步 OpenMP 锁是一个特殊的变量, 称为锁变量, 锁变量只能被锁函数访问, 必须是整型, 其长度要能存放一个地址 一个 OpenMP 锁的取值有 :uninitialized, unlocked, or locked 如果一个锁处于 unlocked 状态, 则任务就可以设置锁, 并拥有这个锁, 只有拥有该锁的任务才能解锁 锁函数一般按如下顺序进行调用 用 OMP_INIT_LOCK 初始化锁变量 调用 OMP_SET_LOCK 才能使用并占有与该变量相连的锁 线程须调用 OMP_UNSET_LOCK 来释放对该变量相连的锁的占有 当不再需要与该变量相连的锁时, 调用 OMP_DESTROY_LOCK 来释放锁资源 14

15 锁函数 OpenMP 锁函数 (Lock Routines) OMP_INIT_LOCK(INT_VAR) 初始化一个锁 OMP_DESTROY_LOCK(INT_VAR) 销毁一个锁 OMP_SET_LOCK(INT_VAR) 上锁操作 OMP_UNSET_LOCK(INT_VAR) 解锁操作 OMP_TEST_LOCK(INT_VAR) 非阻塞上锁操作 详情参见 OpenMP 手册 15

16 时间函数 OMP_GET_WTIME() OMP_GET_WTICK() 获取 wall time, 以秒为单位, 双精度型的实数 获取每个时钟周期的秒数, 即 omp_get_wtime 的精度 omp_get_wtime returns elapsed wall clock time in seconds double precision function omp_get_wtime() double omp_get_wtime(void); omp_get_wtick returns the number of seconds between successive clock ticks double precision function omp_get_wtick() double omp_get_wtick(void); 16

17 时间函数 real(8) :: t0, t1 t0=omp_get_wtime()... work to be timed... t1=omp_get_wtime() print *, "Work took", t1-t0, "seconds" double t0, t1; t0=omp_get_wtime();... work to be timed... t1=omp_get_wtime(); printf("work took %f seconds\n", t1-t0); 17

18 环境变量 OpenMP 提供了一环境变量来控制并行代码的执行 OMP_NUM_THREADS OMP_SCHEDULE OMP_DYNAMIC OMP_NESTED OMP_STACKSIZE OMP_THREAD_LIMIT 设置线程个数设置循环任务的调度模式设置线程数的动态变化设置并行域的嵌套线程的堆栈的大小, 缺省单位是 K 整个 OpenMP 程序的线程的最大个数 在 Linux 下修改环境变量的一般格式 export 环境变量名 = 值 echo $ 环境变量名 // 查看变量的值 18

19 环境变量 export OMP_NUM_THREADS=4 export OMP_SCHEDULE=dynamic export OMP_SCHEDULE="GUIDED,4" export OMP_DYNAMIC=TRUE export OMP_DYNAMIC=FALSE export OMP_NESTED=TRUE export OMP_NESTED=FALSE export OMP_STACKSIZE=2000 export OMP_STACKSIZE="2G" export OMP_THREAD_LIMIT=16 19

20 ICV 内置控制变量 内在控制变量 (ICV) 是内置的用于控制 OpenMP 程序行为的变量, 比如存储线程数, 线程号等信息 详情参见 OpenMP 手册 20

21 编程注意事项 数据竞争问题 ; 共享内存或伪共享内存引起的访存冲突 ; 私有与共享变量的确定 线程间的同步 ; 并行执行的程序比例及其可扩展性 ; 并行执行循环任务时, 要检查并重构热点循环, 确保循环迭代相互独立 ; 优良的并行算法和精心调试是好的性能的保证, 糟糕的算法即使使用手工优化的汇编语言来实现, 也无法获得好的性能 ; 创建在单核或单处理器上出色运行的程序同创建在多核或单处理器上出色运行的程序是不同的 ; 可以借助一些性能分析工具, 如 Intel VTune Amplifier(Intel 线程监测器 ) 21

22 作业 待定 ( 程序名 : pxxxxxx.f90) 22

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