CentOS上Fortran多線程編程指南

在CentOS系統上進行Fortran多線程編程，通常有兩種主要方法：使用OpenMP和基于線程庫（如pthread）。以下是詳細的指南：

使用OpenMP進行Fortran多線程編程

OpenMP是一種支持多平臺共享內存并行編程的API，它通過在源代碼中添加特定的編譯指令來實現并行化。

安裝OpenMP

在CentOS系統上，通常已經預裝了OpenMP。如果沒有，可以使用以下命令安裝：

sudo yum install libomp

編寫Fortran代碼

以下是一個使用OpenMP指令實現多線程的簡單Fortran示例：

program omp_example
    use omp_lib
    implicit none
    integer :: i, num_threads

    ! 設置線程數
    call omp_set_num_threads(4)

    ! 獲取當前線程數
    call omp_get_num_threads(num_threads)
    print *, 'Number of threads:', num_threads

    ! 并行區域開始
    !$omp parallel do private(i)
    do i = 1, 10
        print *, 'Thread', omp_get_thread_num(), 'is executing iteration', i
    end do
    !$omp end parallel do

    print *, 'Total threads:', num_threads
end program omp_example

編譯代碼

使用gfortran編譯器并添加-fopenmp選項來啟用OpenMP支持：

gfortran -fopenmp -o omp_example omp_example.f90

運行程序

編譯成功后，運行生成的可執行文件：

./omp_example

使用pthread進行Fortran多線程編程

pthread是POSIX線程庫，適用于需要更底層控制的場景。

安裝pthread

pthread通常是系統默認安裝的，如果沒有，可以使用以下命令安裝：

sudo yum install glibc-devel

編寫Fortran代碼

以下是一個使用C語言的pthread庫來實現多線程的Fortran示例：

program pthread_example
    use iso_c_binding
    implicit none
    integer(c_int) :: thread_id, num_threads

    external :: thread_func

    ! 設置線程數
    num_threads = 4

    ! 創建線程
    call pthread_create(thread_id, c_null_ptr, c_funptr(thread_func), c_loc(num_threads))

    ! 等待線程結束
    call pthread_join(thread_id, c_null_ptr)

    print *, 'Number of threads used:', num_threads

contains

    subroutine thread_func(arg) bind(c, name="thread_func")
        use iso_c_binding
        integer(c_int), intent(in) :: arg
        integer :: i

        do i = 1, 10
            print *, 'Thread', pthread_self(), 'executing iteration', i
        end do
    end subroutine thread_func

end program pthread_example

編譯代碼

使用gfortran編譯器并添加-fPIC和-pthread選項來啟用pthread支持：

gfortran -fPIC -pthread -o pthread_example pthread_example.f90

運行程序

編譯成功后，運行生成的可執行文件：

./pthread_example

總結

• OpenMP：適合快速實現并行化，代碼修改較少，適用于共享內存系統。
• pthread：適合需要更底層控制的場景，代碼修改較多，適用于各種系統。

通過以上步驟，你可以在CentOS系統上進行Fortran多線程編程，并根據具體需求選擇合適的方法來實現并行計算。