【文章系列】: 基于OMP的多核开发技术（01）
【文章标题】: OMP介绍和开发环境配置
【文章作者】: 加百力
【作者博客】: http://blog.163.com/george_xuehui
【内部编号】: MASSADA 0027
【软件名称】: OpenMP
【下载地址】: http://www.openmp.org
【编写语言】: C++
【使用工具】: VS2005/GCC
【操作平台】: Windows XP SP2/CentOS 5.2

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【详细过程】

什么是OpenMP：

OpenMP起源于ANSI X3H5标准，它具有简单、移植性好和可扩展等优点，是共享存储系统编程的一个工业标准。OpenMP使用Fork-Join并行执行模型。支持增量并行化(Incremental Parallelization) 。实际上OpenMP并不是一门新的语言，它是对基本语言（如Fortan77、Fortan90、C、C++等）的扩展。OpenMP规范中定义的编译制导(Compiler Directive)、运行库(Runtime Library)和环境变量(Environment Variables)，能够使用户在保证程序的可移植性的前提下，按照标准将已有的串行程序逐步并行化。

制导指令是对程序设计语言的扩展，进一步提供了对并行区域、工作共享、同步构造的支持，并且支持数据的共享和私有化。这样，用户对串行程序添加制导指令的过程，就类似于进行显式并行程序设计。

运行库和环境变量，使得用户可以调整并行程序的执行环境。OpenMP的提出，是希望遵循该并行编程模型的并行程序，可以在不同的产商提供的共享存储体系结构间比较容易地移植。

实际上，已经有许多硬件和软件供应商提供支持OepnMP的编译器，如DEC、Intel、IBM、HP、Sun、SGI、及U.S.DOE ASCI program等，并且包括了Linux,UNIX和Windows等多种操作系统平台。目前，Fortran77、Fortran90、C、C++语言的实现规范已经完成。

最新资料可以参看官方网站：http://www.openmp.org。



OpenMP不包含的性质

不是建立在分布式存储系统上的 

不是在所有的环境下都是一样的 

不是能保证让多数共享存储器均能有效的利用 



OpenMP的历史 

1994年，第一个ANSI X3H5草案提出，被否决 

1997年，OpenMP标准规范代替原先被否决的ANSI X3H5，被人们认可

1997年10月公布了与Fortran语言捆绑的第一个标准规范 FORTRAN version 1.0 

1998年11月9日公布了支持C和C++的标准规范C/C++ version 1.0 

2000年11月推出FORTRAN version 2.0 

2002年3月推出C/C++ version 2.0 

2005年5月OpenMP2.5将原来的Fortran和C/C++ 标准规范相结合

相关的规范可在http://www.openmp.org/wp中下载



OpenMP并行编程模型
首先，OpenMP是基于线程的并行编程模型(Programming Model)，一个共享存储的进程由多个线程组成，OpenMP就是基于已有线程的共享编程范例；其次，OpenMP是一个外部的编程模型，而不是自动编程模型，它能够使程序员完全控制并行化。

OpenMP使用Fork-Join并行执行模型。所有的OpenMP程序开始于一个单独的主线程（Master Thread）。主线程会一直串行的执行，直到遇见第一个并行域(Parallel Region)才开始并行执行。

接下来的过程如下：
①Fork:主线程创建一队并行的线程，然后，并行域中的代码在不同的线程队中并行执行；②Join:当主线程在并行域中执行完之后，它们或被同步或被中断，最后只有主线程在执行。
实际上，所有OpenMP的并行化，都是通过使用嵌入到C/C++或Fortran源代码中的编译制导语句来达到的。并且，一个OpenMP应用编程接口(API)的并行结构可以嵌入到别的并行结构中去。应用编程接口还可以随着不同并行域的需要动态地改变线程数。有些应用也可能不支持上述性质。



编译制导：

OpenMP的#pragma语句的格式为：

         #pragma omp directive_name .....

#pragma omp
      
             制导指令前缀。对所有的OpenMP语句都需要这样的前缀。

directive-name

            OpenMP制导指令。在制导指令前缀和子句之间必须有一个正确的OpenMP制导指令。

[clause, ...]

            子句。在没有其它约束条件下，子句可以无序，也可以任意的选择。 这一部分也可以没有。


newline

         换行符。表明这条制导语句的终止。




开发系统对OMP的支持：

微软的VS2005开始支持OMP开发。

Linux下GCC4.2可以支持OMP开发。


简单代码示例：

#include "stdio.h"
#include "omp.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
#pragma omp parallel num_threads(10)
    printf("Hello OMP from Thread %d\n",omp_get_thread_num());
    return 0;
}