MPI并行程序设计官方教程

"MPI官方编程指导是一份详尽的教程，涵盖了MPI并行编程的各个方面，适合作为学习和参考的材料。这份教程由田荣编写，来自国家高性能计算中心北京分部。教程强调了MPI在机群应用开发中的角色，并提供了相关资料，包括MPI标准文档、其他并行编程标准如OpenMP以及消息传递库如PVM的介绍。教程内容注重消息传递机制在并行程序设计中的应用，教导用户如何通过显式的消息发送和接收来实现处理机间的数据交换。" MPI（Message Passing Interface）是并行计算领域的一个重要标准，用于分布式内存系统中的进程间通信。它提供了一组函数和数据类型，使得程序员能够编写出可以在多处理器系统上运行的并行程序。MPI的核心概念是消息传递，即进程之间的通信是通过发送和接收消息来完成的，每个进程都有自己的独立地址空间。 在MPI中，主要包含以下几个关键概念： 1. **进程（Process）**：MPI程序是由多个独立的进程组成的，每个进程可以运行在不同的计算节点上。 2. **通信（Communication）**：进程间的通信是通过`MPI_Send`和`MPI_Recv`等函数进行的，程序员需要明确指定发送和接收消息的进程、消息的内容和类型。 3. **集合操作（Collective Operations）**：MPI提供了一组集合操作，如`MPI_Bcast`（广播）、`MPI_Reduce`（归约）和`MPI_Scatter/Gather`（分散/聚集），这些操作需要所有参与进程协同执行。 4. **点对点通信（Point-to-Point Communication）**：`MPI_Send`和`MPI_Recv`是基本的点对点通信方式，还有非阻塞发送`MPI_Isend`和接收`MPI_Irecv`，以及单边通信（如`MPI_Put`和`MPI_Get`）用于远程内存访问。 5. **进程管理（Process Management）**：MPI提供了启动、管理和终止进程的功能，如`MPI_Init`和`MPI_Finalize`，以及`MPI_Comm_spawn`用于创建新的进程群组。 此外，MPI还支持各种数据类型和通信模式，比如用户自定义数据类型、阻塞和非阻塞模式、缓冲区和请求对象等，使得并行程序设计更加灵活和高效。 MPI并行程序设计的关键在于理解并有效地利用这些工具来设计和优化并行算法，确保数据同步和负载平衡。在实际应用中，需要根据问题的特性选择合适的通信模式，以达到最佳性能。 该教程还提到了其他并行编程标准，例如： - **OpenMP**：一个编译制导标准，用于共享内存系统的并行编程，通过编译器指令实现并行化。 - **PVM (Parallel Virtual Machine)**：另一种消息传递库，与MPI类似，但功能相对较少，主要用于早期的并行计算环境。 MPI官方编程指导是学习并行编程和掌握MPI技术的重要资源，对于进行大规模科学计算和高性能计算的开发者来说尤为宝贵。