消息传递编程接口MPI

3.1.2 MPI定义
(2) MPI是一种标准或规范的代表，而不特指 是一种标准或规范的代表， 是一种标准或规范的代表 某一个对它的具体实现。 某一个对它的具体实现。 迄今为止，所有的并行计算机制造商都提 供对MPI的支持，可以在网上免费得到MPI在 不同并行计算机上的实现，一个正确的MPI程 序，可以不加修改地在所有的并行机上运行。
3.1.2 MPI定义
关于MPI三个不同侧面的定义 三个不同侧面的定义 关于 对MPI的定义是多种多样的，但不外乎下面 三个方面，它们限定了MPI的内涵和外延。 (1)MPI是一个库，而不是一门语言。 是一个库， 是一个库 而不是一门语言。 许多人认为MPI就是一种并行语言，这是不 准确的。但是按照并行语言的分类，可以把 FORTRAN+MPI或C+MPI，看作是一种在原来串 行语言基础之上扩展后得到的并行语言。MPI库 可以被FORTRAN77/C/Fortran90/C++调用，从 语法上说，它遵守所有对库函数/过程的调用规 则，和一般的函数/过程没有什么区别。 6
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3.1.1 MPI简介
Message-Passing Interface (MPI) MPI这个标准具备了公共软件包和厂家专用软件包的
优点。 这个标准能用于大多数并行计算机、机群系统和异构 网络环境，能达到较高的数据传输速率。 这个标准支持 C 语言和 FORTRAN 语言： C + MPI 是在C语言基础上扩展得到的并行程序语 言 FORTRAN + MPI 是在FORTRAN语言基础上扩展 5 得到的并行程序语言
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3.3 MPI程序的总体结构和MPI 的数据类型
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3.3.1 MPI程序的总体结构
16ocess）：MPI程序中一个独立参与通信的 个体。 2、进程组（process group）：一个MPI程序中由部分 或全部进程构成的一个有序集合。 3、进程号（process rank）：进程组中每个进程被赋予 一个该组中的序号，用于在该组中标识该进程，进程号 的取值范围从0开始。
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C signed char
3.4 MPI点对点通信函数与通信模式
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3.4.1 MPI点对点通信函数
MPI最基本的通信模式是在一对进程之间进行的 消息收发操作：一个进程发送消息，另一个进程 接收消息。这种通信方式称为点对点通信。 MPI提供两大类型的点对点通信函数：
阻塞型（blocking）：需要等待指定操作的实际完成， 或至少所涉及的数据已被MPI系统安全地备份后才返回。 非阻塞型（non blocking ）：调用总是立即返回，而实 际操作则由MPI系统在后台进行。
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3.3.1 MPI程序的总体结构
C语言MPI程序的典型结构：
#include “mpi.h” …… …… int main(int argc, char *argv[]) {
头文件 主程序
int myid, numprocs; int namelen; char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME]; …… …… MPI程序初始化 程序初始化 MPI_Init(&argc,&argv); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs); MPI_Get_processor_name(processor_name,&namelen); …… …… MPI程序结束 程序结束 MPI_Finalize(); …… …… }
相关变量声明
MPI程序执行部分 程序执行部分
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3.3.1 MPI程序的总体结构
(1)MPI程序的头文件和相关变量的声明部分
include "mpi.h" int myid, numprocs; int namelen; char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
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3.4.1 MPI点对点通信函数
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3.2 MPI的语言绑定和实现
MPI的语言绑定 FORTRAN77/C/Fortran90/C++ Fortran90是FORTRAN的扩充，它在表达数组 运算方面有独特的优势，还增加了模块等现代 语言的方便开发与使用的各种特征，它目前面 临的一个问题是Fortran90编译器远不如 FORTRAN 77编译器那样随处可见，但提供 Fortran90编译器的厂商正在逐步增多。
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3.3.1 MPI程序的总体结构
(3)MPI程序的执行部分
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs); MPI_Get_processor_name(processor_name,&namelen);
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3.2 MPI的语言绑定和实现
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3.2 MPI的语言绑定和实现
MPI的语言绑定 FORTRAN77/C/Fortran90/C++ 在MPI-1中，明确提出了MPI和FORTRAN 77与 C语言的绑定，并且给出了通用接口和针对 FORTRAN 77与C的专用接口说明，MPI-1的成 功说明MPI选择的语言绑定策略是正确和可行 的。
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3.1.2 MPI定义
(3)MPI是一种消息传递编程模型，并成为这 是一种消息传递编程模型， 是一种消息传递编程模型 种编程模型的代表和事实上的标准。 种编程模型的代表和事实上的标准。MPI虽然 很庞大，但是它的最终目的是服务于进程间通 信这一目标的。

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3.1.3 MPI的特点
能用于异构网络环境中； 利用通信上下文提供通信的安全性； 实现了两个任务间的多种通信方式； 实现了进程组内所有任务之间的通信、数据交换和 处理； 提供了可靠的数据传输机制，发送的消息总能被对 方正确接收，用户不必检查传输错误、超时错误或 其他出错条件。
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3.4.1 MPI点对点通信函数
MPI_Send ( void * buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm )
通信体 目标进程的序号 消息标志
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被发送消息的地址 被发送数据项的个数 消息数据的类型
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3.3.1 MPI程序的总体结构
相关概念: 5、域内通信体 ( intra-communicator )：用于属于同一 进程组的进程间的通信。 6、域间通信体( inter-communicator )：用于分属两个 不同进程组的进程间的通信。 7、消息（message）：进程间进行的一次数据交换。
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3.2.1 MPI的语言绑定
MPI的语言绑定 FORTRAN77/C/Fortran90/C++ C++作为面向对象的高级语言，随着编译器效 率和处理器速度的提高，它可以取得接近于C 的代码效率，面向对象的编程思想已经被广为 接受，因此在MPI-2中，除了和原来的 FORTRAN 77和C语言实现绑定之外，进一步与 Fortran90和C++结合起来，提供了四种不同的 接口，为编程者提供了更多选择的余地。
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3.1 MPI概述
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3.1.1 MPI简介
Message-Passing Interface (MPI) MPI 由MPI 委员会在1992年到1994年举行的一系列会 议上逐渐产生的一个消息传递标准。 1995年推出了MPI –1版（128个调用接口） 1997年在对原来的 MPI 作了重大扩充的基础上， 推出了 MPI – 2 版（287个调用接口） MPI – 2的主要扩充内容：并行I/O，远程存储访 问、动态进程管理
这是相应的C程序中的语句 其中前3条语句分别得到当前进程编号，总共的进程数 以及当前进程所在的处理器的名字。最后一条是输出 语句，将这些结果输出到屏幕上
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3.3.2 MPI的数据类型
MPI ( 与 C 绑定 ) MPI_CHAR MPI_DOUBLE MPI_FLOAT MPI_INT MPI_LONG MPI_LONG_DOUBLE MPI_SHORT MPI_UNSIGNED_CHAR MPI_UNSIGNED MPI_UNSIGNED_LONG MPI_UNSIGNED_SHORT double float int long long double short unsigned char unsigned int unsigned long unsigned short
3.4.1 MPI点对点通信函数
MPI_Recv ( void * buf, int count, MPI_Datatype datatype, int source, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status )
被接收消息的地址 被接收数据项的个数 消息数据的类型 源进程的序号 消息标志 通信体 返回的通信状态
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3.3.1 MPI程序的总体结构
(2)MPI程序的初始化和结束 在C中MPI的初始化和结束语句分别是 MPI_Init(&argc,&argv); MPI_Finalize(); MPI_Finalize(); 它们分别是MPI程序的第一条和最后一条可执行 程序。 注意:MPI程序的开始和结束语句必须使用，否 则会产生不可预期的后果。
在C语言中对应的头文件和变量声明形式 声明了用来记录当前处理器编号的变量myid，处理器总数的变 量numprocs，处理器名字长度的变量namelen，声明了用来记 录处理器名字的变量processor_name 注意对于实现相同的功能，用C或者FORTRAN都可以实现，但 是具体的实现方式是不同的，必须注意这两种语言在语法上的 区别。