23、OpenMP典型用例与循环级并行示例解析

OpenMP典型用例与循环级并行示例解析

1. OpenMP发展与典型用例概述

自2011年以来，为应对硬件的重大变化，OpenMP的更新速度加快。3.0和3.1版本主要处理标准CPU线程模型，而4.0、4.5和5.0版本则更多地关注其他形式的硬件并行性，如加速器和向量化。

OpenMP有三种特定的用例场景，以满足不同类型用户的需求：
- 循环级OpenMP ：适用于只需要适度加速且有充足内存资源的应用程序。
- 高级OpenMP ：适用于追求更高性能的场景。
- MPI + OpenMP ：用于实现极端可扩展性。

以下是不同版本的主要改进：
| 版本 | 年份 | 主要改进 |
| ---- | ---- | ---- |
| 4.0 | 2013 | 增加OpenMP SIMD（向量化）指令、用于卸载到GPU和其他加速器设备的目标指令以及线程亲和性控制 |
| 4.5 | 2015 | 对GPU加速器设备支持进行重大改进 |
| 5.0 | 2018 | 进一步改进加速器设备支持 |

2. 循环级OpenMP

循环级OpenMP适用于应用程序只需要适度加速且有充足内存资源的情况，其应用特点如下：
- 适度并行性
- 有充足的内存资源（低内存需求）
- 计算的昂贵部分仅在少数for或do循环中

使用循环级OpenMP的原因是它所需的工作量少且可以快速完成。通过在关键循环前放置OpenMP并行fo