Programowanie systemów z pamięcią wspólną - specyfikacja OpenMP

Programowanie systemów z pamięcią wspólną

- specyfikacja OpenMP

OpenMP



Przenośność oprogramowania



Model SPMD



Szczegółowe wersje (bindings) dla różnych języków programowania



Elementy składowe:



dyrektywy dla kompilatorów



funkcje biblioteczne



zmienne środowiskowe

OpenMP – składnia dyrektyw

 format ( dla powiązania z językami C i C++ ):

#pragma omp nazwa_dyrektywy lista_klauzul znak_nowej_linii

 najważniejszymi z dyrektyw są dyrektywy podziału pracu (work sharing constructs), występujące w obszarze równoległym i

stosowane do rozdzielenia poleceń realizowanych przez poszczególne procesory

 najważniejsze klauzule określają sposób traktowania zmiennych przez wątki w obszarze równoległym

 każda dyrektywa posiada swój własny zestaw dopuszczalnych klauzul

OpenMP – składnia dyrektyw



parallel

#pragma omp parallel lista_klauzul { /* obszar równoległy */ }

 lista_klauzul (pusta lub dowolna kombinacja poniższych):

 if( warunek )

 num_threads ( liczba )

 klauzule_zmiennych ( private, firstprivate, shared, reduction ) - za chwilę

 inne

OpenMP – liczba wątków

 liczbę wątków można próbować określić jawnie poprzez:

 użycie klauzuli num_threads w dyrektywie parallel, np.:

#pragma omp parallel num_threads(10)

 wywołanie procedury omp_set_num_threads, np.:

omp_set_num_threads(10);

 ustalenie zmiennej środowiskowej OMP_NUM_THREADS,np.:

$ set OMP_NUM_THREADS = 10

 w pozostałych przypadkach liczba wątków jest ustalana przez implementację OpenMP w danym systemie

 istnieje możliwość dynamicznego ustalania liczby wątków (aby np.

umożliwić działanie dla systemów, które nie dysponują liczbą określoną poprzez num_threads)

Narzut OpenMP

OpenMP – funkcje biblioteczne



funkcje związane ze środowiskiem wykonania:

 plik nagłówkowy: omp.h

 składnia funkcji set: void funkcja( int );

 składnia pozostałych funkcji: int funkcja( void )

 omp_set_num_threads - ustalenie liczby wątków

 omp_get_num_threads - pobranie liczby wątków

 omp_get_num_procs - pobranie liczby procesorów

 omp_get_thread_num - pobranie rangi konkretnego wątku (master - 0)

 omp_in_parallel - sprawdzenie wykonania równoległego

 omp_get_max_threads - pobranie maksymalnej liczby wątków

 omp_set_dynamic, omp_get_dynamic – dostosowywanie liczby wątków

 omp_set_nested, omp_get_nested – umożliwianie zagnieżdzania

OpenMP – funkcje biblioteczne



funkcje obsługi zamków:

 typ zamka: omp_lock_t; argumentem funkcji jest zawsze omp_lock_t*

 omp_init_lock - inicjowanie

 omp_destroy_lock - niszczenie

 omp_set_lock - zamykanie

 omp_test_lock - próba zamykania bez blokowania

 omp_unset_lock - otwieranie

 wersje dla zagnieżdżonych zamków



funkcje pomiaru czasu:

 omp_get_wtime – czas zegara

omp_get_wtick – rozdzielczość (dokładność) zegara

OpenMP – makro preprocesora i zmienne środowiskowe

#ifdef _OPENMP

printf(„Kompilator rozpoznaje dyrektywy OpenMP\n”);

#endif



Zmienne środowiskowe



OMP_SCHEDULE określenie – dla równoległych pętli z klauzulą schedule(runtime)



OMP_NUM_THREADS liczba



OMP_DYNAMIC TRUE/FALSE



OMP_NESTED TRUE/FALSE

OpenMP - przykład

#include<omp.h>

int main(){

#ifdef _OPENMP

printf("Kompilator rozpoznaje dyrektywy OpenMP\n");

#endif

int lwat; printf("maksymalna liczba watkow - "); scanf("%d",&lwat);

omp_set_num_threads(lwat);

printf("aktualna liczba watkow %d, moj ID %d\n",

omp_get_num_threads(), omp_get_thread_num());

#pragma omp parallel {

printf("aktualna liczba watkow %d, moj ID %d\n",

OpenMP – traktowanie zmiennych



klauzule współdzielenia zmiennych:

 shared – zmienna wspólna wątków

 private – zmienna lokalna wątków

 firstprivate – zmienna lokalna wątków z kopiowaną wartością początkową

 lastprivate – zmienna lokalna wątków z wartością końcową równą wartości jaka byłaby przy wykonaniu sekwencyjnym

 inne



dyrektywa

#pragma omp threadprivate (lista_zmiennych) znak_nowej_linii

OpenMP – traktowanie zmiennych

 zmienna jest wspólna (dostępna wszystkim wątkom) jeśli:

 istnieje przed wejściem do obszaru równoległego i nie

występuje w dyrektywach i klauzulach czyniących ją prywatną

 została zdefiniowana wewnątrz obszaru równoległego jako zmienna statyczna

 zmienna jest prywatna (lokalna dla wątku) jeśli

 została zadeklarowana dyrektywą threadprivate

 została umieszczona w klauzuli private lub podobnej (firstprivate, lastprivate, reduction )

 została zdefiniowana wewnątrz obszaru równoległego jako zmienna automatyczna

 jest zmienną sterującą równoległej pętli for

OpenMP – pozostałe dyrektywy



critical

#pragma omp critical nazwa znak_nowej_linii {....}

 atomic

#pragma omp atomic znak_nowej_linii

 flush

#pragma omp flush lista_zmiennych znak_nowej_linii



barrier

#pragma omp barrier znak_nowej_linii

➔ ordered