OpenMP并行编程计算π值及PSRS排序

最新推荐文章于 2025-06-27 18:00:00 发布

rectsuly

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分类专栏： C语言并行计算文章标签：并行编程 openmp PSRS

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/rectsuly/article/details/69788860

一. OpenMP简介

OpenMP是一个共享存储并行系统上的应用程序接口。它规范了一系列的编译制导、运行库例程和环境变量。

它提供了C/C++和FORTRAN等的应用编程接口，已经应用到UNIX、Windows NT等多种平台上。

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）。主线程会一直串行地执行，直到遇到第一个并行域（Parallel Region）才开始并行执行。

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：当诸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。

作用域：
编译制导语句的作用域(Scopng)可分为静态范围、孤幼制导和动态范围。

OpenMP的环境变量：
OMP_SCHEDULE：控制for循环任务分配结构的调度
OMP_NUM_THREADS：设置默认线程的个数

OpenMP的库函数
int omp_get_num_threads(void)：返回当前使用的线程个数，如果在并行区域外则返回1；
int omp_set_num_threads(int i)：设置要使用的线程个数，它可以覆盖OMP_NUM_THREADS；
int omp_get_thread_num(void)：返回当前线程号，0代表主线程；
int omp_get_num_procs(void)：返回可用的处理核（处理器）个数，对于支持超线程技术的处理器被算作两个处理核。

OpenMP的编译
windows平台 intel C++编译器：命令 icl /Qopenmp
linux平台 intel C++编译器：命令 icl -openmp
gcc：命令 gcc -fopenmp

Visual Studio 对OpenMP的支持:
属性-C/C++-语言-OpenMP支持

Linux环境对OpenMP的支持：
在Linux上编译和运行OpenMP程序
编译OpenMP程序： gcc a.c –fopenmp –o a
运行OpenMP程序： ./a

二.利用积分法计算π

在这里简单说明一下求π的积分方法，使用公式arctan(1)=π/4以及(arctan(x))’=1/(1+x^2).
在求解arctan(1)时使用矩形法求解：
求解arctan(1)是取a=0, b=1.

1.串行代码：

#include <stdio.h>
static long num_steps = 100000;//越大值越精确
double step;
void main(){
    int i;
    double x, pi, sum = 0.0;
    step = 1.0/(double)num_steps;
    for(i=1;i<= num_steps;i++){
        x = (i-0.5)*step;
        sum=sum+4.0/(1.0+x*x);
    }
    pi=step*sum;
    printf("%lf\n",pi);
}

2.使用并行域并行化的程序:

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
static long num_steps = 100000;
double step;
#define NUM_THREADS 2
void main ()
{ 
    int i;
    double x, pi, sum[NUM_THREADS];
    step = 1.0/(double) num_steps;
    omp_set_num_threads(NUM_THREADS);  //设置2线程
 #pragma omp parallel private(i)  //并行域开始，每个线程(0和1)都会执行该代码
{
    double x;
    int id;
    id = omp_get_thread_num();
    for (i=id, sum[id]=0.0;i< num_steps; i=i+NUM_THREADS){
        x = (i+0.5)*step;
        sum[id] +=