MPI并行编程入门：C/C++/Fortran语言结合应用

"MPI并行编程-C_C++_Fortran语言绑定" 本文是山东大学数学学院孔涛老师编写的关于MPI并行编程的学习材料，适用于初学者。MPI（Message Passing Interface）是一种用于并行计算的标准，它允许在分布式内存系统中进行进程间通信。该文涵盖了MPI的基本概念、常用函数、消息通信机制以及不同编程语言（C、C++、Fortran）的绑定方法。 1. **并行编程简介** - 并行是指多个线程同时工作，以提高效率或处理更大规模的问题。 - 创建并行程序通常包括将问题分解为独立的子任务，分配给不同的进程，并处理共享或本地数据。 2. **MPI概述** - MPI是一个标准接口，提供了一系列函数供程序员调用，实现进程间的通信。 - 它支持Fortran、C和C++等多种编程语言。 3. **MPI编程** - **基本概念**：MPI的核心在于消息传递，即进程之间通过发送和接收消息来交换数据。 - **六个基本函数**：通常包括初始化（`MPI_Init`）、终止（`MPI_Finalize`）、进程身份（`MPI_Comm_rank`和`MPI_Comm_size`）、点对点通信（`MPI_Send`和`MPI_Recv`）。 - **消息通信域**：MPI中的进程组（Communicator）定义了哪些进程可以互相通信。 - **衍生数据类型**：MPI提供了自定义数据类型的机制，使得非基本类型的数据传输成为可能。 - **点对点通信**：`MPI_Send`和`MPI_Recv`用于进程间的单向通信，还有非阻塞通信（`MPI_Isend`和`MPI_Irecv`）等。 - **群集通信**：如广播（`MPI_Bcast`）、集合通信（`MPI_Gather`、`MPI_Scatter`）等，用于多进程间的同步和数据交换。 4. **并行结构** - 分布式存储：每个处理器有自己的本地存储，需通过消息传递共享数据。 - 共享存储：处理器可直接访问其他处理器的内存，常用于共享内存系统。 - 混合存储：结合了分布式和共享存储的特点。 5. **并行编程模型** - MPI是消息传递模型的一个实例，适合分布式存储系统。 - 共享存储系统，如OpenMP，基于进程共享内存。 6. **MPI与编程语言绑定** - MPI库通过绑定到特定的语言，如Fortran，C，C++，提供相应的函数调用。 此文档提供了并行计算的基础知识，特别关注了使用MPI进行并行编程的方法。对于想要学习并行编程和MPI的读者，这是一个宝贵的资源。通过深入理解和实践文中的例子，可以掌握并行计算的关键技术。