필자가 OpenMP이라는 단어를 처음 들었을때는, 보다 안정적인 멀티 스레드 프로그래밍에 대한 갈증이 한창일 때였습니다. XGE 개발 초기에 데이터 요청과 데이터 가시화를 별도의 스레드로 두고, 다시 데이터 요청을 레이어 단위로 나누어 다시 레이어를 별도의 스레드로 분리시켜야할 필요성에서였는데요. 그러다가 찾은 것이 OpenMP 이였습니다. 처음 접하는 기술인지라... 실제 프로젝트에 적용하지 않고 일단 머리속에 북마크만 해 두었지요.

최근에 다시 모 잡지에서 OpenMP라는 단어를 접하게 되었는데, 요즘 CPU가 죄다 듀얼코어니, 쿼드코어니... 얼마후에는 옥타코어와 같이 하나의 CPU가 2개, 4개, 8개의 CPU의 성능을 낼 수 있는 컴퓨팅 환경이고, 이런 컴퓨팅 리소스를 100% 활용하기 위해 병렬 프로세싱, 다중 스레드, 다중 프로세싱 개발 기법을 속속들이 적용하고 있고, 이 기법이라는게 역사라 불리는 시간에서 지금에 이르기까지 존재하는 스레드를 이용한 방법입니다. 여기에 간단히 스레드를 직접 사용하지 않고 간단/명료한, 하지만 아직은 섬세하지는 않는 멀티 프로세싱 방법인 OpenMP라는 기술이 수년전에 나타났는데, 이 글은 간단한 예로 OpenMP를 접해 보도록 하겠습니다.

먼저 고객으로부터 받은 하나의 요청을 예로 OpenMP의 기능을 느껴보는 것이 가장 좋은 접근법 같습니다. 요청은 테일러급수를 이용해 자연로그에서의 e와 파이(3.1415~)를 구하고 이 둘의 값을 합해 보는 것입니다. 왜 이런것이 필요한지는 생각하지 말고 말입니다. ^^; 이 예는 http://www.kallipolis.com/openmp/1.html 의 OpenMP의 Tutorial에서 가져왔음을 명확히 합니다. 위의 문제를 해결하기 위해서는 먼저 e를 구하고 다음으로 phi를 구한후에 마지막으로 e와 phi를 합하면 끝납니다. 모두 3단계로 나눠지는데, 바로 아래와 같이 말입니다.

1. e를 구한다.
2. phi를 구한다.
3. e와 phi를 합한다.

위의 3 단계를 자세히 살펴보면, 3단계는 1단계와 2단계가 반드시 이뤄져야 하지만, 1단계와 2단계는 완전히 서로 독립적이라는 점입니다. 바로 여기서 1단계와 2단계를 2개의 스레드로 분리해 성능을 높일 수 있다는 것일 알 수 있습니다. 2개의 스레드로 분리하는 방법은 직접 개발자가 스레드 API를 사용해서 분리시킬 수 있는 방법과 OpenMP를 사용해서 그 분리 작업을 맡기는 방법이 있습니다. 여기서는 물론~ OpenMP를 사용해 두개의 스레드로 분리해 보겠습니다.

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h> 
#include <time.h> 
 
#define num_steps 20000000 

int main(int argc, char *argv[])
{
    double start, stop;
    double e, pi, factorial, product;
    int i;

    start = clock();

    #pragma omp parallel sections num_threads(2)
    {
        #pragma omp section
        {

            printf("e started\n"); // 1. 단계: e구하기
            e = 1;
            factorial = 1;

            for (i = 1; i<num_steps; i++) {
                factorial *= i;
                e += 1.0/factorial;
            }

            printf("e(%lf) done\n", e);
        }

        #pragma omp section
        {
            printf("pi started\n"); // 2. 단계: phi 구하기

            pi = 0;
            for (i = 0; i < num_steps*10; i++) {
                pi += 1.0/(i*4.0 + 1.0);
                pi -= 1.0/(i*4.0 + 3.0);
            }

            pi = pi * 4.0;
            printf("pi(%lf) done\n", pi);
        }
    }
    product = e + pi; // 3. 단계: e와 phi 합하기

    stop = clock();

    printf("Reached result %f in %.3f seconds\n", 
        product, (stop-start)/1000);

    return 0;
}