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MPI 并行程序设计 MPI 及其历史 • 消息传递接口（Message Passing Interface ，简称MPI ）是一个编程接口标准 • 定义了一组可移植的编程接口 • 不是一种具体的编程语言 • 1994 年发布第一个版本MPI- 1 （MPI v1.0 ） • 1997 年发布第二个版本MPI-2 （MPI v2.0 ） • 典型的 MPI 软件包 – MPICH、LAM MPI 以及INTEL MPI MPICH • MPICH 是影响最大、用户最多的MPI 实现 • 由美国的Argonne 国家实验室开发 • MPICH 的特点： – 开放源码； – 与MPI 标准同步发展； – 支持多程序多数据（MPMD ）编程和异构集群系统； – 支持C/C++ 、Fortran 77 和Fortran 90 的绑定支持类Unix 和Windows NT 平台； – 支持环境非常广泛，包括多核、SMP、集群和大规模并行计算系统  单个进程（process ） 进程是一个程序，同时包含它的执行环境（内存、寄存器、程序计数器等），是操作 系统中独立存在的可执行的基本程序单位。 通俗理解：串行应用程序编译形成的可执行代码，分为“指令”和“数据”两个部 分，并在程序执行时“独立地申请和占有”内存空间，且所有计算均局限于该内存空间。  单机内多个进程  多个进程可以同时存在于单机内同一操作系统：由操作系统负责调度分时共享处 理机资源（CPU、内存、存储、外设等）。  进程间相互独立 （内存空间不相交）：在操作系统调度下各自独立地运行，例如 多个串行应用程序在同一台计算机中运行。  进程间可以相互交换信息：例如数据交换、同步等待，消息是这些交换信息的基 本单位，消息传递是指这些信息在进程间的相互交换，是实现进程间通信的唯一 方式。  最基本的消息传递操作：发送消息（send ）、接受消息（receive ）、进程同步（barrier ）、 规约（reduction ）。  消息传递的实现：共享内存或信号量，用户不必关心。 1  包含于通过网络联接的不同计算机的多个进程  进程独立存在：进程位于不同的计算机，由各自独立的操作系统调度，享有独立 的CPU 和内存资源。  进程间相互信息交换：消息传递。  消息传递的实现：基于网络socket 机制,用户不必关心。 2 基于消息传递的并行程序执行模式 • 基于消息传递的并行程序可以划分： – 单程序多数据（SPMD），如图。 – 多程序多数据（MPMD ），除初始启动多个可执行代码，其余与SPMD 模式一致。 3 MPI-2 有287 个调用接口，基本函数有： 1．MPI 初始化 int MPI_Init(int *argc, char ***argv) 2 ．MPI 结束 int MPI_Finalize(void) 3 ．获取当期进程标识 int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank) 4 ．获取通信域包含的进程总数 int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size) 5 ．计时 double MPI_Wtime(void) MPI_WTIME返回一个用浮点数表示的秒数，它表示从过去某一时刻到调用时刻 所经历的时间。 6 ．获取机器的名字 int MPI_Get_processor_name ( char *name, int *resultlen) 7 ．异常终止MPI程序的执行 int MPI_Abort(