OpenMP API 6.0

Der Fokus liegt auf High Performance Computing (HPC). Es geht darum, mit einem Industriestandard das Leben von Programmieren zu vereinfachen. Es gibt keine direkte Verbindung zu den ISO Standards, aber einen Austausch von Ideen. Der Standard ist kostenlos als PDF erhältlich, das gebundene Buch mit dem Autor Michael Klemm soll demnächst auf Amazon erscheinen. Vom 16. bis 21. November 2025 stellt die Organisation ihr Modell auf der „Supercomputing 2025“ in St. Louis/USA vor. Zu den Mitgliedern zählen z.B. IBM, HPE, Nvidia, AMD, Suse und die RWTH Aachen.

Die OpenMP-API wurde gemeinsam von einer Gruppe bedeutender Anbieter von Computerhardware und -software sowie großen Einrichtungen für Parallelcomputing definiert und ist ein portables, skalierbares Modell, das Programmierern von Shared-Memory-Parallelprogrammen eine einfache und flexible Schnittstelle für die Entwicklung paralleler Anwendungen auf Plattformen bietet, die von eingebetteten Systemen und Beschleunigungsgeräten bis hin zu Multicore-Systemen und Shared-Memory-Systemen reichen. Das OpenMP ARB ist Eigentümer der Marke OpenMP, überwacht die OpenMP-Spezifikation und erstellt und genehmigt neue Versionen der Spezifikation.

Ein strenger Prozess soll Fehler vermeiden. Es gibt drei Stufen der Mitgliedschaft mit unterschiedlicher Gewichtung der Stimmen. Die Jahresgebühr startet bei 1.000 Dollar pro Jahr für die Einstiegsstufe und 6.000 Dollar in der höchsten Stufe.

Das OpenMP Architecture Review Board

Das OpenMP ARB (oder einfach „ARB“) ist eine gemeinnützige Organisation in den USA ansässig, die Eigentümerin der Marke OpenMP ist, die OpenMP-Spezifikation überwacht und neue Versionen der Spezifikation erstellt und genehmigt. Der ARB hilft bei der Organisation und Finanzierung von Konferenzen, Workshops und anderen verwandten Veranstaltungen und fördert OpenMP. Der ARB setzt sich aus ständigen und außerordentlichen Mitgliedern zusammen. Ständige Mitglieder sind Anbieter, die ein langfristiges Interesse an der Entwicklung von Produkten für OpenMP haben. Außerordentliche Mitglieder sind in der Regel Organisationen, die ein Interesse an dem Standard haben, aber keine OpenMP-Produkte entwickeln oder verkaufen.

OpenMP API 6.0

Version 6.0 der OpenMP-API-Spezifikation ist eine umfassende Aktualisierung der OpenMP-Sprache. Diese neue Version eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten für die parallele Programmierung, vereinfacht die Entwicklung paralleler Programme und bietet Entwicklern eine feinere Steuerung. Die OpenMP-API wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter Physik, Automobil- und Luftfahrtsimulationen, Biotechnologie (einschließlich Wirkstoffdesign), Automatisierung, Robotik und Finanzanalyse. Sie deckt das gesamte Hardware-Spektrum ab, von eingebetteten und Beschleunigergeräten bis hin zu Multicore-Systemen mit gemeinsamem Speicher.

Verbesserungen in der Benutzerfreundlichkeit und Feinsteuerung

Parallele Programme lassen sich nun durch vereinfachte Aufgabenprogrammierung, feinere Verwaltung zuweisbarer Variablen und vereinfachtes Schreiben synchroner Datenübertragungen und Schleifentransformationen mit einer feineren Steuerung des Speichers für Entwickler einfacher schreiben. Der Anwendungsbereich von OpenMP wurde durch eine bessere Unterstützung der Fortran-Array-Syntax und der neuesten Versionen von C und C++ erheblich erweitert. Iterative Anwendungen, Anwendungen mit dynamischer Speicherverwaltung und Anwendungen mit Aufgabenprogrammierung profitieren ebenfalls von den neuen Verbesserungen.

„OpenMP 6.0 enthält mehrere wichtige neue Funktionen”, sagte Bronis R. de Supinski, Vorsitzender des OpenMP Language Committee. „Insbesondere die Verbesserungen der OpenMP-Tasking-Unterstützung werden sich auf eine große Anzahl von Anwendern auswirken, da OpenMP-Tasking weit verbreitet ist und eine wichtige Rolle in OpenMP-Gerätekontruktionen sowie für Programme spielt, die Tasking-Konstruktionen auf einem Host-Gerät verwenden.“

Entwicklung des Standards

1997 wurde die Version 1.0 der OpenMP-Spezifikation eingeführt, als Fortran noch die wichtigste Programmiersprache für Supercomputer war. Aktuell ist die im November 2024 vorgestellte Version 6.0 der OpenMP-Spezifikation. Sie wurde gemeinsam vom OpenMP ARB, einer Gruppe bedeutender Anbieter von Computerhardware und -software, sowie Anwendern aus der gesamten OpenMP-Community entwickelt.

„OpenMP 6.0 ist eine bedeutende Errungenschaft, die die branchenweite Zusammenarbeit und die harte Arbeit und das Engagement innerhalb der OpenMP-Community demonstriert“, sagt Michael Klemm, CEO der OpenMP ARB. „Wir sind bestrebt, einen hohen Grad an Parallelität zu erreichen, der über drei weit verbreitete allgemeine Programmiersprachen hinweg portierbar ist. Die OpenMP-API Version 6.0 wird Programmierern helfen, hocheffiziente parallele Software für heterogene Systeme zu schreiben.“

Neue Funktionen

Neben mehreren kleineren Verbesserungen umfasst die aktualisierte Spezifikation die folgenden wesentlichen Ergänzungen:

Vereinfachung der Aufgabenprogrammierung:

Unterstützung der Aufgabenausführung durch Free-Agent-Threads, d. h. Threads, die keinem Team zugewiesen sind, das einen parallelen Bereich ausführt;

Aktivierung der Aufzeichnung von Aufgabengraphen für eine effiziente Wiedergabe;

Hinzufügen transparenter Aufgaben, die den Satz von Aufgaben erweitern, zwischen denen Abhängigkeiten festgelegt werden können.

Verbesserte Geräteunterstützung:

Unterstützung für Array-Syntax-Anwendungen hinzugefügt: Die Anweisung „workdistribute“ unterteilt die Ausführung der Array-Notation in separate Arbeitseinheiten und verbessert so die Geräteunterstützung für Fortran.

Verbesserte Kontrolle der Speicherzuweisungen und Zugänglichkeit, wodurch die Verwaltung zuweisbarer Variablen vereinfacht wird.

Erweiterte Unterstützung für Standardattribute der Datenumgebung.

Einfacheres Schreiben von asynchronen Datenübertragungen durch Hinzufügen strukturierter asynchroner Datenzuordnungsregionen.

Bessere Speichersteuerung durch erweiterte Zuordnung von Daten zu Geräten.

Hinzufügen einer Funktion für teamspezifischen Speicher auf einem Gerät mit der Anweisung „groupprivate“.

Einfachere Programmierung von Schleifentransformationen: Vereinfachung der Verwendung von Schleifenfusion, -umkehrung und -austausch.

Unterstützung für Induktion: Unterstützung für die Parallelisierung grundlegender arithmetischer Operationen und benutzerdefinierter Operationen in Schleifen, die klar definierten Mustern folgen.

Unterstützung für die Parallelisierung der neuesten C-, C++- und Fortran-Sprachstandards:

Volle Unterstützung für C23, einschließlich C-Attributsyntax, Fortran 2023 und C++23;

Einführung neuer C/C++-Attribute.

Bessere Kontrolle der Speicherressourcen und Speicherbereiche durch den Benutzer:

Hinzufügen neuer Speichereigenschaften für eine bessere Kontrolle der Speicherzuweisung;

Bereitstellung neuer API-Routinen zum Definieren und Abfragen von Speicherbereichen;

Entfernen veralteter Funktionen: Funktionen, die in den Versionen 5.0, 5.1 und 5.2 als veraltet gekennzeichnet wurden, wurden entfernt.

Zukunft

Geplant sind kleinere Updates jedes Jahr und eine neue größere Version (7.0) im Jahr 2029.

The focus is on High Performance Computing (HPC). The goal is to simplify the lives of programmers with an industry standard. There is no direct connection to ISO standards, but there is an exchange of ideas. The standard is available free as a PDF, and the bound book by author Michael Klemm is expected to appear on Amazon soon. From November 16-21, 2025, the organization will present its model at „Supercomputing 2025“ in St. Louis, USA. Members include IBM, HPE, Nvidia, AMD, SUSE, and RWTH Aachen, among others.

The OpenMP API was jointly defined by a group of major computer hardware and software vendors as well as large parallel computing institutions and is a portable, scalable model that provides programmers of shared-memory parallel programs with a simple and flexible interface for developing parallel applications on platforms ranging from embedded systems and accelerator devices to multicore systems and shared-memory systems. The OpenMP ARB owns the OpenMP trademark, oversees the OpenMP specification, and creates and approves new versions of the specification.

A rigorous process aims to avoid errors. There are three levels of membership with different vote weighting. The annual fee starts at $1,000 per year for the entry level and $6,000 at the highest level.

The OpenMP Architecture Review Board

The OpenMP ARB (or simply „ARB“) is a non-profit organization based in the USA that owns the OpenMP trademark, oversees the OpenMP specification, and creates and approves new versions of the specification. The ARB helps organize and fund conferences, workshops, and other related events and promotes OpenMP. The ARB consists of permanent and associate members. Permanent members are vendors who have a long-term interest in developing products for OpenMP. Associate members are typically organizations that have an interest in the standard but do not develop or sell OpenMP products.

OpenMP API 6.0

Version 6.0 of the OpenMP API specification is a comprehensive update to the OpenMP language. This new version opens new application possibilities for parallel programming, simplifies the development of parallel programs, and provides developers with finer control. The OpenMP API is used in a variety of fields, including physics, automotive and aerospace simulations, biotechnology (including drug design), automation, robotics, and financial analysis. It covers the entire hardware spectrum, from embedded and accelerator devices to multicore systems with shared memory.

Improvements in Usability and Fine Control

Parallel programs can now be written more easily by developers through simplified task programming, finer management of allocatable variables, and simplified writing of synchronous data transfers and loop transformations with finer memory control. The scope of OpenMP has been significantly expanded through better support for Fortran array syntax and the latest versions of C and C++. Iterative applications, applications with dynamic memory management, and applications with task programming also benefit from the new improvements.

„OpenMP 6.0 contains several important new features,“ said Bronis R. de Supinski, Chair of the OpenMP Language Committee. „In particular, the improvements to OpenMP tasking support will impact a large number of users, as OpenMP tasking is widely used and plays an important role in OpenMP device constructs as well as for programs that use tasking constructs on a host device.“

Development of the Standard

In 1997, version 1.0 of the OpenMP specification was introduced when Fortran was still the most important programming language for supercomputers. Currently, version 6.0 of the OpenMP specification was introduced in November 2024. It was developed jointly by the OpenMP ARB, a group of major computer hardware and software vendors, as well as users from across the OpenMP community.

„OpenMP 6.0 is a significant achievement that demonstrates industry-wide collaboration and the hard work and commitment within the OpenMP community,“ says Michael Klemm, CEO of the OpenMP ARB. „We are committed to achieving a high degree of parallelism that is portable across three widely used general programming languages. OpenMP API version 6.0 will help programmers write highly efficient parallel software for heterogeneous systems.“

New Features

In addition to several minor improvements, the updated specification includes the following essential additions:

Simplified Task Programming:

Support for task execution by free-agent threads, i.e., threads that are not assigned to a team executing a parallel region

Enabling the recording of task graphs for efficient replay

Adding transparent tasks that extend the set of tasks between which dependencies can be established

Enhanced Device Support:

Added support for array syntax applications: The „workdistribute“ directive subdivides the execution of array notation into separate work units, thus improving device support for Fortran

Improved control of memory allocations and accessibility, simplifying the management of allocatable variables

Extended support for standard attributes of the data environment

Easier writing of asynchronous data transfers by adding structured asynchronous data mapping regions

Better memory control through extended allocation of data to devices

Adding a function for team-specific memory on a device with the „groupprivate“ directive

Simpler Programming of Loop Transformations:

Simplification of the use of loop fusion, reversal, and exchange

Support for Induction:

Support for parallelizing basic arithmetic operations and user-defined operations in loops that follow clearly defined patterns

Support for Parallelizing the Latest C, C++, and Fortran Language Standards:

Full support for C23, including C attribute syntax, Fortran 2023, and C++23

Introduction of new C/C++ attributes

Better User Control of Memory Resources and Memory Areas:

Adding new memory properties for better control of memory allocation

Providing new API routines for defining and querying memory areas

Removing Deprecated Features:

Features that were marked as deprecated in versions 5.0, 5.1, and 5.2 have been removed

Future

The plan is to realease a minor release every year and a major version (7.0) in 2029.