MPI并行编程：对等模式与主从模式解析-以Jacobi迭代为例

"对等模式的MPI程序设计-投影机pjlink协议（中文版）" MPI（Message Passing Interface）是用于并行计算的一种标准接口，它允许程序员在分布式内存环境中编写并行程序。本资料主要讨论了MPI中的两种基本并行程序设计模式：对等模式（Peer-to-Peer）和主从模式（Master-Slave）。 对等模式的MPI程序设计，通常用于处理具有高度并行性的任务，如在 Jacobi 迭代算法中的应用。Jacobi 迭代是一种迭代方法，用于求解线性方程组，新值由其相邻节点的旧值平均计算得出。在对等模式下，每个进程都有相等的地位，各自负责一部分数据的迭代计算，进程间仅需交换与相邻节点相关的数据。随着问题规模的增大，计算与通信的比例优化，使得并行效率得以提高。 主从模式则适用于任务分配型的并行计算，一个或多个主进程负责调度和协调，而其他从属进程执行实际计算任务。在MPI中，主从模式可以通过SPMD（Single Program, Multiple Data）程序实现，主进程分配任务，从进程接收并执行任务，然后将结果返回给主进程。虽然SPMD形式看起来所有进程都在执行相同的代码，但通过不同的输入参数和进程间通信，可以实现主从模式的功能。 MPI程序设计的基础包括理解并行编程模型、并行语言以及并行算法设计。MPI提供了丰富的函数调用，从简单的进程初始化、通信到复杂的数据同步和文件操作。学习MPI不仅是为了编写并行程序，更重要的是培养并行计算思维，将并行方法应用到实际问题中，提高计算效率。 在MPI的高级特性中，包括动态进程管理，允许程序在运行时动态创建和销毁进程；远程存储访问允许进程间共享和访问远程数据；并行文件系统支持多个进程同时读写文件，提高数据处理速度。 本书还涵盖了MPI-2的扩展，如动态进程管理，增强了程序的灵活性；远程存储访问使数据共享更为便捷；并行文件系统读写提高了大规模数据处理的效率。 通过实例和详细的注释，读者可以逐步掌握MPI的使用，从简单的程序设计到复杂的应用场景。书中包含的大量图表和示例程序有助于读者深入理解和实践MPI编程，从而能够在并行计算领域自如地运用并行求解策略。