Практическая работа №3 Тема: Выполнение примеров с использованием пакета Openmp для параллельной обработки изображений и сигналов

Практическая работа №3
Тема: Выполнение примеров с использованием пакета OpenMP для параллельной обработки изображений и сигналов
Цел: Изучение Выполнение примеров с использованием пакета OpenMP для параллельной обработки изображений и сигналов
Теоретическая часть
Интерфейс OpenMP задуман как стандарт для программирования на Масштабируемых SMP-системах (модель общей памяти). В стандарт OpenMP входят спецификации набора директив компилятора, процедур и переменных среды. До появления OpenMP не было подходящего стандарта для эффективного программирования на SMP-системах. Наиболее гибким, переносимым и общепринятым интерфейсом параллельного программирования является MPI (интерфейс передачи сообщений). Однако модель передачи сообщений:

• 
  недостаточно эффективна на SMP-системах;
  
• 
  относительно сложна в освоении, так как требует мышления в "невычисли- тельных" терминах. POSIX-интерфейс для организации нитей (Pthreads) поддерживается широко (практически на всех UNIX-системах), однако по многим причинам не подходит для практического параллельного програм- мирования: слишком низкий уровень, нет поддержки параллелизма по данным.
  

OpenMP можно рассматривать как высокоуровневую надстройку над Pthreads (или аналогичными библиотеками нитей). За счет идеи "инкрементального распараллеливания" OpenMP идеально подходит для разработчиков, желающих быстро распараллелить свои вычислительные программы с большими параллельными циклами. Разработчик не создает новую параллельную программу, а просто последовательно добавляет в текст последовательной программы OpenMP-директивы. При этом, OpenMP - достаточно гибкий механизм, предоставляющий разработчику большие возможности контроля над поведением параллельного приложения.
Предполагается, что OpenMP-программа на однопроцессорной платформе может быть использована в качестве последовательной программы, т.е. нет необходимости поддерживать последовательную и параллельную версии. Директивы OpenMP просто игнорируются последовательным компилятором. Спецификация OpenMP для C/C++, содержит следующую функциональность:

• 
  Директивы OpenMP начинаются с комбинации символов "#pragma omp". Директивы можно разделить на 3 категории: определение параллельной секции, разделение работы, синхронизация. Каждая директива может иметь несколько дополнительных.
  
• 
  Компилятор с поддержкой OpenMP определяет макрос "_OPENMP", который может использоваться для условной компиляции отдельных блоков, характерных для параллельной версии программы.
  
• 
  Распараллеливание применяется к for-циклам, для этого используется директива "#pragma omp for". В параллельных циклах запрещается использовать оператор break.
  
• 
  Статические (static) переменные, определенные в параллельной области программы, являются общими (shared).
  
• 
  Память, выделенная с помощью malloc(), является общей (однако указатель на нее может быть как общим, так и приватным).
  
• 
  Типы и функции OpenMP определены во включаемом файле .
  
• 
  Кроме обычных, возможны также "вложенные" (nested) мьютексы - вместо логических переменных используются целые числа, и нить, уже захватившая мьютекс, при повторном захвате может увеличить это число.
  

Программная модель OpenMP представляет собой fork-join параллелизм, в котором главный поток по необходимости порождает группы потоков, при вхождении программы в параллельные области приложения.