MPI并行编程环境及程序设计.pdfVIP

第 27卷 　第 3期 河 北 理 工 学 院 学 报 Vo l27　No3 2005年 8月 Journa l of Hebe i In stitute of Technology Aug. 2005 文章编号 :(2005) 03004 103 M P I并行编程环境及程序设计 1 2 杨爱民 ,陈一鸣 ( 1河北理工大学 理学院 , 河北 唐山 063009; 2燕山大学 理学院 ,河北 秦皇岛 066004 ) 关键词 :M P I;并行编程 ;消息传递 摘 　要 :通过对 M P I原理和特点的研究 ,给出了并行 M P I程序的基本设计思路和执行过程 ,并 实现了向量相加的并行计算 。 中图分类号 : TP 3 16　文献标识码 : A 0　引　言 近几十年来 ,大规模和超大规模的并行机取得了快速发展 , 由于各种原因 ,开发商对用户提供的必要支 持 ,如它们各自专有的消息传递包 NX、EU I、PVM 等 ,虽然在特定平台上具有很优越的性能 ,但是从应用程序 来看 ,可移植性差 。1992 年 11月 ,在 Sup ercompu tiong ’92 会议上 ,正式成立了一个旨在建立一个消息传递标 ( ) 准平台的 M P I M e ssage Pa ssing In terface 论坛 ,该论坛不仅包括了许多 PVM 、Exp re ss等的研制者及并行程序 用户 ,还吸收了许多著名计算机厂商的代表 。论坛于 1994 年 5 月 ,公布了 M P I标准 。M P I是一种为消息传 递而开发的广泛使用的标准 ,它为消息传递建立了一个可移植的、高效 、灵活的标准 。 1　M P I的原理与特征 M P I是一个函数库 ,而不是一门语言 , 它是一种消息传递模型 , 它的最终 目的是服务于进程间通信 。 M P I作为一个并行程序库的开发平台 ,为用户编写和运行程序提供了便利的条件 。由于 M P I是基于消息传 递机制构建的系统 ,因此它在体系结构为分布存储的并行机中有很宽阔的应用空间 ,它可以应用在各种同构 和异构的网络平台中。它的编程语言可以为 Fortran77 / 90、C / C + + 。在 Fortran77 / 90、C / C + +语言中都可 以对 M P I的函数进行调用 ,它作为一种消息传递模式的并行编程环境 ,M P I并行程序要求将任务进行划分 , 同时启动多个进程并发的执行 ,而各个进程之间通过 M P I的库函数来实现其中的消息传递 。 M P I与其它并行编程环境相比,显著的特点有 : ( ) 1 可移植性强 ,能同时支持同构和异构的并行计算 ; ( ) 2 可伸缩性强 ,允许并行结构中的节点任意增加或减少 ; ( ) 3 能很好的支持点对点通信和集体通信方式 ; ( ) 4 对 C语言和 Fortran语言的支持 ,使其能很好的满足各种大规模科学和工程计算的需要 。 这样 , 以 M P I作为公共消息传递接口的并行应用程序就可以不作任何改动的移植到不同种类和型号的 并行机上 ,也能够正常运行 ,或者移到网络环境中也一样 。 2　M P I的基本函数 　　M P I为消息传递和相关操作提供了功能强大的库函数 ,M P l - 1中有 128个 ,M P I - 2 中有 287个库函数 。 但是从理论上来说 ,M P I的所有通信功能都可以用它的 6个基本调用来完成 ,即使用这 6个函数可以实现所 ( ) 有的消息传递并行程序 。这六个函数分别为呼 Fortran77语言的调用格式来描述 : (