MPI并行编程入门指南

"MPI并行程序开发教程，涵盖了MPI简介、基本编程、高级编程和MPI-2的内容，适合学习并行算法的读者参考。" MPI（Message Passing Interface）是1994年由并行计算中心工作会议制定的一种消息传递接口标准，它不是一种编程语言，而是一个库，提供了C和Fortran的绑定，允许程序员在分布式内存系统上编写并行程序。MPI定义了一系列函数，用于进程间通信，使得开发者能够构建高效、灵活的并行应用。 MPI的历史始于1992年的美国并行计算中心工作会议，随后经过多次发展，形成了MPI-1和MPI-2两个主要版本。MPI-2在MPI-1的基础上增加了更多特性，如动态进程生成、I/O操作以及更广泛的网络支持。 在MPI的实现中，MPICH是最具影响力的一个，它是与MPI-1规范同步发展的，并且支持部分MPI-2特性。此外，还有如MPICHGM和MVAPICH这样的实现，分别针对特定的高速网络如Myrinet和InfiniBand进行了优化。另一个值得注意的实现是LAM，由俄亥俄州立大学开发，适用于局域多处理机环境。 安装MPI，以MPICH为例，通常包括以下步骤：首先从官方FTP站点下载最新安装包，然后解压缩，使用configure进行配置，指定通讯设备、编译器以及是否支持SMP。配置完成后，通过make进行编译，最后执行make install进行安装。编译时的日志文件可以帮助跟踪可能出现的问题。 在编译使用MPI的程序时，需要使用MPI提供的编译器标志，例如在编译命令中包含MPI的路径和相关编译器选项。这使得编译器知道如何链接到MPI库，从而能够在编译时处理MPI相关的代码。 在MPI编程中，基本的编程元素包括进程管理（如`MPI_Init`和`MPI_Finalize`用于初始化和结束MPI程序）、进程间通信（如`MPI_Send`和`MPI_Recv`进行数据发送和接收）、以及集体通信操作（如`MPI_Bcast`广播操作和`MPI_Reduce`缩减操作）。通过这些基本元素，开发者可以构建复杂的并行算法，实现高效的并行计算。 高级MPI编程则涉及到更多的特性，如非阻塞通信、窗口（Windows）操作用于共享内存通信、文件I/O以及进程组和 communicator 的管理。MPI-2引入了动态进程管理和文件系统访问等增强功能，进一步提升了并行程序的灵活性和性能。 MPI并行程序开发教程是学习并行计算和并行算法的重要参考资料，通过学习，开发者可以掌握利用MPI编写高效并行程序的技能，适用于高性能计算和大规模数据处理等领域。