La programació paral·lela és una tècnica que permet executar múltiples càlculs simultàniament, aprofitant així els recursos de maquinari moderns com els processadors multicore. Fortran, amb la seva llarga història en el càlcul científic i d'enginyeria, ha incorporat característiques per a la programació paral·lela, una de les quals és l'ús de coarrays.

Els coarrays són una extensió del llenguatge Fortran que permeten la programació paral·lela de manera més natural i integrada. En aquest mòdul, aprendrem què són els coarrays, com es declaren i utilitzen, i veurem exemples pràctics de la seva aplicació.

1. Coarray: Una variable distribuïda que pot ser accedida per múltiples imatges (processos paral·lels).
2. Imatge: Una instància d'un programa Fortran que pot executar-se en paral·lel amb altres instàncies.
3. Sintaxi de Coarray: La manera en què es declaren i accedeixen els coarrays en Fortran.

Els coarrays es declaren afegint una especificació de coarray a la declaració de la variable. Aquesta especificació indica la distribució de la variable entre les imatges.

En aquest exemple, A és un coarray de tipus real distribuït entre totes les imatges disponibles.

Per accedir a elements d'un coarray en una imatge específica, utilitzem la notació de coarray. Per exemple, per accedir a l'element i del coarray A en la imatge j, escriurem:

A continuació, veurem un exemple pràctic d'ús de coarrays per sumar elements d'un array en paral·lel.

1. Declaració de Coarray: real, dimension(n)[*] :: A declara A com un coarray de n elements distribuït entre totes les imatges.
2. Inicialització: Cada imatge inicialitza el seu segment de l'array A amb valors de 1 a n.
3. Suma Local: Cada imatge calcula la suma dels seus elements locals amb local_sum = sum(A(:)).
4. Suma Global: La subrutina co_sum suma les sumes locals de totes les imatges i emmagatzema el resultat en total_sum.
5. Impressió del Resultat: La imatge 1 imprimeix el resultat final.

Escriu un programa en Fortran que utilitzi coarrays per calcular el producte de tots els elements d'un array distribuït entre múltiples imatges. El programa ha de:

1. Inicialitzar l'array amb valors de 1 a n.
2. Calcular el producte local de cada segment de l'array.
3. Combinar els productes locals per obtenir el producte total.
4. Imprimir el resultat des de la imatge 1.

1. Inicialització: Cada imatge inicialitza el seu segment de l'array A amb valors de 1 a n.
2. Producte Local: Cada imatge calcula el producte dels seus elements locals amb local_product = product(A(:)).
3. Producte Global: La subrutina co_product combina els productes locals de totes les imatges i emmagatzema el resultat en total_product.
4. Impressió del Resultat: La imatge 1 imprimeix el resultat final.

1. No inicialitzar correctament els coarrays: Assegura't que cada imatge inicialitzi correctament els seus segments de coarrays.
2. Accés incorrecte a coarrays: Utilitza la notació de coarray correcta per accedir a elements en imatges específiques.
3. Sincronització: Utilitza subrutines de sincronització com sync all per assegurar que totes les imatges han completat les seves operacions abans de combinar resultats.

Els coarrays en Fortran proporcionen una manera poderosa i eficient de programar aplicacions paral·leles. Amb una comprensió clara de la seva sintaxi i ús, pots aprofitar els recursos de maquinari moderns per millorar el rendiment dels teus programes. En el següent mòdul, explorarem altres tècniques avançades de Fortran per optimitzar i mantenir el teu codi.