mpi并行计算二维波动方程C语言代码

时间: 2023-07-09 14:37:18 浏览: 195
C

用MPI开发的并行计算程序

以下是一个简单的使用MPI实现二维波动方程的C语言代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include <mpi.h> #define NX 100 #define NY 100 #define T 1000 #define DT 0.01 #define DX 1.0 #define DY 1.0 #define C 1.0 double** alloc_2d_double(int rows, int cols) { double** arr = (double**) malloc(rows * sizeof(double*)); for (int i = 0; i < rows; i++) { arr[i] = (double*) malloc(cols * sizeof(double)); } return arr; } void free_2d_double(double** arr, int rows) { for (int i = 0; i < rows; i++) { free(arr[i]); } free(arr); } int main(int argc, char** argv) { int size, rank; MPI_Init(&argc, &argv); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); int nx_local = NX / size; int nx_start = rank * nx_local; int nx_end = (rank + 1) * nx_local; if (rank == size - 1) nx_end = NX; double** u = alloc_2d_double(nx_local, NY); double** u_new = alloc_2d_double(nx_local, NY); // Initialize the array for (int i = 0; i < nx_local; i++) { for (int j = 0; j < NY; j++) { u[i][j] = sin(2 * M_PI * i / NX) * sin(2 * M_PI * j / NY); } } // Time-stepping for (int t = 0; t < T; t++) { // Send and receive ghost cells if (rank > 0) { MPI_Send(&u[0][0], NY, MPI_DOUBLE, rank - 1, 0, MPI_COMM_WORLD); MPI_Recv(&u[nx_start - 1][0], NY, MPI_DOUBLE, rank - 1, 1, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE); } if (rank < size - 1) { MPI_Send(&u[nx_local - 1][0], NY, MPI_DOUBLE, rank + 1, 1, MPI_COMM_WORLD); MPI_Recv(&u[nx_end][0], NY, MPI_DOUBLE, rank + 1, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE); } // Update the array for (int i = 1; i < nx_local - 1; i++) { for (int j = 1; j < NY - 1; j++) { u_new[i][j] = 2.0 * u[i][j] - u[i][j-1] - u[i][j+1] + (C * C * DT * DT / (DX * DX)) * (u[i-1][j] - 2.0 * u[i][j] + u[i+1][j]) + (C * C * DT * DT / (DY * DY)) * (u[i][j-1] - 2.0 * u[i][j] + u[i][j+1]); } } // Copy back the result for (int i = 1; i < nx_local - 1; i++) { for (int j = 0; j < NY; j++) { u[i][j] = u_new[i][j]; } } } free_2d_double(u, nx_local); free_2d_double(u_new, nx_local); MPI_Finalize(); return 0; } ``` 该代码将二维数组划分为多个块,并使用MPI进行通信来更新边界。每个进程都负责一定数量的行。在每个时间步长中,每个进程都需要发送和接收其边界的值以更新其边界。最后,每个进程都复制它的块的结果到主数组中。
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