MPI并行程序设计与应用探索

"MPI程序设计课程内容概览，包括并行计算环境的分类，MPI的基础概念，应用现状，以及MPI并行程序设计的逐步深入，涵盖基本和高级函数，以及性能要求。" 在并行计算领域，MPI（Message Passing Interface）是一种广泛应用的消息传递接口，用于编写分布式内存并行程序。本课程主要讲解了MPI在并行计算中的应用，并提供了丰富的学习内容。 首先，课程介绍了典型并行计算环境，包括硬件层面的不同架构。共享存储对称多处理机系统（SMP）允许所有处理器平等访问内存，适合微处理器数量较少的情况。分布共享存储多处理机系统（DSM）则通过缓存目录实现内存共享，但访问性能因本地和远程差异而不同。大规模并行计算机系统（MPP）如DM-MPP，由大量处理器通过专用网络连接，形成单一的分布内存系统。此外，还有SMP-Cluster系统，结合了SMP和DSM的特点，以及成本效益高的机群系统，由工作站或微机组成，采用分布式内存。 在软件环境方面，课程提到操作系统主要是UNIX、LINUX和Windows NT，而并行程序设计平台有共享存储的OpenMP，主要用于SMP和DSM系统。然而，本课程的重点是MPI，这是一种跨平台的并行编程标准，适用于各种并行计算环境。 课程详细讲解了MPI的进程与消息传递机制，这是MPI的核心概念。通过创建和管理进程，以及使用各种消息传递函数，开发者能够协调分布在不同计算节点上的任务。从MPI并行程序设计入门，如程序示例1，到深入学习MPI的基本和高级函数，如点对点通信、集合通信、非阻塞通信等，课程逐步引导学生掌握并行编程技巧。 此外，课程还关注了MPI在实际问题中的应用，如示例2中求解偏微分方程的问题。同时，设置了作业来巩固所学知识，帮助学生理解和实践MPI的并行算法设计。最后，课程探讨了MPI的发展趋势和高性能并行程序设计的要求，强调了优化和效率的重要性。 这个课程为想要学习并精通MPI的学员提供了一个全面的学习路径，涵盖了从基础到高级的各个方面，旨在培养出能够熟练利用MPI进行并行计算的专业人士。