高性能计算作业代码样例

这里给出一个简单的高性能计算作业代码样例，使用C语言和MPI库实现矩阵乘法：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mpi.h>

#define MATRIX_SIZE 1000

int main(int argc, char** argv) {
    int my_rank, comm_size, i, j, k;
    double start_time, end_time;
    double *matrix_a, *matrix_b, *matrix_c; // 存储矩阵A、B、C的指针
    double local_sum, global_sum;

    // 初始化MPI
    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &my_rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &comm_size);

    // 所有进程分配内存
    matrix_a = (double*)malloc(sizeof(double) * MATRIX_SIZE * MATRIX_SIZE);
    matrix_b = (double*)malloc(sizeof(double) * MATRIX_SIZE * MATRIX_SIZE);
    matrix_c = (double*)malloc(sizeof(double) * MATRIX_SIZE * MATRIX_SIZE);

    // 进程0初始化矩阵A和B
    if (my_rank == 0) {
        for (i = 0; i < MATRIX_SIZE; i++) {
            for (j = 0; j < MATRIX_SIZE; j++) {
                matrix_a[i * MATRIX_SIZE + j] = i + j;
                matrix_b[i * MATRIX_SIZE + j] = i * j;
            }
        }
    }

    // 全局开始计时
    MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
    start_time = MPI_Wtime();

    // 每个进程计算自己负责的部分
    for (i = my_rank; i < MATRIX_SIZE; i += comm_size) {
        for (j = 0; j < MATRIX_SIZE; j++) {
            local_sum = 0.0;
            for (k = 0; k < MATRIX_SIZE; k++) {
                local_sum += matrix_a[i * MATRIX_SIZE + k] * matrix_b[k * MATRIX_SIZE + j];
            }
            matrix_c[i * MATRIX_SIZE + j] = local_sum;
        }
    }

    // 将每个进程的结果合并到进程0
    for (i = 0; i < MATRIX_SIZE; i++) {
        MPI_Reduce(&matrix_c[i * MATRIX_SIZE], &global_sum, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD);
        if (my_rank == 0) {
            matrix_c[i * MATRIX_SIZE] = global_sum;
        }
    }

    // 全局结束计时
    MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
    end_time = MPI_Wtime();

    // 进程0输出结果和时间
    if (my_rank == 0) {
        printf("Matrix multiplication finished in %f seconds.\n", end_time - start_time);
        printf("The result matrix is:\n");
        for (i = 0; i < MATRIX_SIZE; i++) {
            for (j = 0; j < MATRIX_SIZE; j++) {
                printf("%f ", matrix_c[i * MATRIX_SIZE + j]);
            }
            printf("\n");
        }
    }

    // 释放内存并结束MPI
    free(matrix_a);
    free(matrix_b);
    free(matrix_c);
    MPI_Finalize();

    return 0;
}

这个样例实现了一个简单的矩阵乘法，并使用MPI库完成了并行化计算。其中，每个进程计算自己负责的部分，并将结果合并到进程0中，最后由进程0输出结果和计算时间。