MPI：消息传递并行编程核心技术与应用教程

消息传递并行程序设计是一种在大规模并行处理机（MPP）和机群系统中广泛应用的编程范式，它强调通过显式地发送和接收消息来实现处理器之间的数据交换。在这样的并行编程环境中，每个并行进程拥有独立的地址空间，这意味着它们之间的数据访问不能直接进行，而是依赖于消息传递机制来完成。 MPI（Message Passing Interface），即消息传递接口，是由MPI论坛制定的一种标准规范，支持Fortran和C语言，为开发者提供了高度可移植的并行编程工具。MPI的核心内容包括点对点通信（Point-to-Point Communication），这是一种基础的通信模式，允许进程间一对一的数据传输，对于构建复杂并行算法至关重要。 MPI程序设计涵盖了从基本概念的学习开始，如理解并行程序的结构和组织方式，到API（应用程序接口）的使用，如数据发送、接收、同步和通信类型等。编译和运行MPI程序是实践这一技术的关键步骤，开发者需要熟悉特定的命令行选项和环境设置。 实例部分提供了实际操作的指南，通过具体的代码示例，学习者可以掌握如何编写和调试MPI程序，以及如何处理可能出现的问题。此外，参考文献列表列举了多本关于MPI和并行计算的权威书籍，如经典的《MPI：完整参考》和《Using MPI》系列，以及《高性能计算并行编程技术-MPI并行程序设计》等，这些都是深入研究和提升MPI技能的重要资源。 多线程库标准如Win32 API和POSIX threads与消息传递库标准如MPI和PVM形成了并行编程的互补，展示了不同的并行编程策略。OpenMP是一种可移植的共享存储并行编程标准，而MPI则专注于消息传递，它们各有其适用场景。 在本讨论中，消息传递并行程序设计被认为是并行计算中的核心设计方法，尤其适合处理大规模、可扩展的并行算法，因为它强调问题分解和进程间数据组织。理解并熟练运用MPI不仅可以提高计算效率，也是现代高性能计算领域不可或缺的技能。