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A opção de utilizar diretivas de compilação ao invés de basear toda a implementação
em extensões de linguagem tem como principal atrativo a possibilidade de utilizar um
programa inicialmente desenvolvido puramente de forma sequencial e especificar o
paralelismo onde necessário. Desta forma, um compilador normal simplesmente ignorará as
diretivas OpenMP e gerará um executável sequencial, enquanto um compilador OpenMP
produzirá uma versão paralela do mesmo programa (WILKINSON E ALLEN, 2005).
Chandra et al. (2001) mencionam ainda que, inicialmente, foi considerada uma abordagem
totalmente baseada em bibliotecas, mas que esta opção foi rejeitada por dois fatores: o fato de
um compilador que não suporta OpenMP ignorar automaticamente as diretivas que
especificam o paralelismo torna o código muito mais fácil de ser portado; e a possibilidade de
realizar otimizações baseadas no compilador com o uso de tais diretivas. Visto que uma
abordagem completamente voltada a diretivas também tornaria o desenvolvimento difícil,
optou-se por utilizar algumas rotinas em conjunto com as mesmas.
A API OpenMP utiliza o modelo de execução paralela fork-join. Wilkinson e Allen
(2005, p. 233) conceituam este modelo, onde
um comando fork gera um novo caminho para um processo concorrente e estes
processos concorrentes usam um comando join ao final das execuções. Quando
todos os comandos join são alcançados, a execução continua de modo sequencial.
Para mais processos concorrentes são necessários comandos fork adicionais.
A especificação da API, definida pelo OpenMP Architecture Review Board (2011),
define que a execução de um programa OpenMP começa com uma única thread, chamada de
thread mestra, a qual executa sequencialmente. A diretiva parallel cria um grupo de threads e
especifica um bloco que será executado por este grupo de threads em paralelo.
Chandra et al. (2001) dividem as rotinas e diretivas do modelo OpenMP em três
categorias: estruturas de controle paralelo, ambiente de dados e sincronização.
A primeira categoria – a mais relevante para este trabalho – consiste em estruturas
que alteram o fluxo de controle em um programa. A diretiva básica é a já citada parallel. As
outras diretivas nesta categoria são utilizadas para dividir o trabalho entre um grupo de
threads em paralelo. Dentre estas, destacam-se as diretivas para definição de paralelismo em
laços (loops), como for e do, nas quais focar-se-á para os propósitos deste trabalho. O padrão
OpenMP provê diretivas específicas para tais situações, visto que frequentemente o
paralelismo pode ser encontrado em laços. A Figura 11 ilustra a execução de um programa
que faça uso da diretiva do para especificar as tarefas a serem executadas em paralelo: