MPI并行编程：从基础到高级特性

"MPI的发展过程-并行程序设计自学教程PPt" MPI，即Message Passing Interface，是一种用于并行计算的接口标准，它定义了一系列函数，允许程序员在分布式内存环境中进行进程间通信。MPI的出现旨在提供一个跨平台、可移植的解决方案，使得并行程序可以在各种不同的并行硬件上运行，包括大规模并行处理机（MPP）和机群系统。 MPI的发展历程可以分为两个主要阶段： 1. MPI 1.1：在1995年发布，标志着MPI的诞生。这个版本定义了基础的点对点通信和集合通信操作，如`MPI_Send`和`MPI_Recv`，以及`MPI_Bcast`和`MPI_Gather`等。MPICH是MPI的非专利实现之一，由Argonne国家实验室和密西西比州立大学合作开发，因其良好的可移植性而广受欢迎。 2. MPI 1.2 至 MPI 2.0：这一阶段带来了更多的增强功能，例如动态进程管理、并行I/O支持、远程存储访问以及对F90和C++语言的更好支持。这些更新使得MPI能够适应更广泛的并行编程需求，增加了其灵活性和功能性。 在并行程序设计中，MPI的核心是其API，主要包括点对点通信、集合通信、进程管理和I/O等功能。点对点通信包括同步和非同步的发送与接收操作，如阻塞型的`MPI_Send`和`MPI_Recv`，以及非阻塞的`MPI_Isend`和`MPI_Irecv`。集合通信则涵盖了广播、收集、扫描和减少等操作，它们使得数据能够在多个进程中高效分布和汇聚。 MPI程序的编译和运行涉及到特定的编译选项和运行时环境。通常，需要链接MPI库，并使用特定的启动命令（如mpicc编译器或mpirun运行器）来处理多个进程的启动和协调。 并行编程中，除了MPI外，还有其他标准和库可供选择，如Win32 API和POSIX线程（pthreads）用于多线程编程，OpenMP作为共享内存并行编程的标准，以及PVM（Parallel Virtual Machine）作为另一种消息传递库。然而，MPI由于其强大、灵活和广泛的支持，成为了大规模并行计算的首选工具。 学习MPI的资源包括Marc Snir等人的《MPI: The Complete Reference》、William Gropp的《Using MPI》系列书籍，以及都志辉的《高性能计算并行编程技术-MPI并行程序设计》等。通过这些资料，开发者可以深入理解并掌握MPI的使用，从而编写出高效的并行程序。