MPI全散发收集：Alltoall操作解析

"MPI并行编程讲稿 - 张林波 - 科学与工程计算国家重点实验室" 这篇资源主要讨论了MPI（Message Passing Interface）在并行编程中的应用，特别是聚焦于"全部进程对全部进程的数据散发收集"，即MPI Alltoall函数。MPI是并行计算中用于进程间通信的标准库，广泛应用于分布式内存系统中。 在并行计算中，数据的处理和交换是关键。"全散发收集"操作允许每个进程不仅散发自身的数据块，还会接收并拼装所有其他进程的数据块，这可以看作是数据全收集和数据散发的结合。MPI Alltoall函数就是实现这一操作的核心。这个函数接受两个缓冲区（sendbuf和recvbuf），分别用于发送和接收数据，以及相关的计数、数据类型和通信器（MPI_Comm）参数。 在C语言中，MPI_Alltoall函数定义如下： ```c int MPI_Alltoall(void *sendbuf, int sendcount, MPI_Datatype sendtype, void *recvbuf, int recvcount, MPI_Datatype recvtype, MPI_Comm comm); ``` 而在Fortran 77中，它的语法略有不同： ```fortran MPI_ALLTOALL(SENDBUF, SENDCOUNT, SENDTYPE, RECVBUF, RECVCOUNT, RECVTYPE, COMM, IERR) ``` 在这个操作中，第i个进程会将sendbuf中的第j个数据块发送到第j个进程的recvbuf的第i个位置，其中i和j从0到NPROCS-1，NPROCS表示进程总数。sendbuf和recvbuf各自包含NPROCS个连续存储的数据块，但是每个数据块的长度和类型可能不同，由sendcount、sendtype、recvcount和recvtype指定。 这种操作可以有效地实现数据的转置，例如，如果一个二维数组按行分块存储在各个进程中，通过调用MPI_Alltoall，可以方便地将其转换为按列分块存储。 在讲解MPI Alltoall功能的同时，资源也回顾了并行计算的基础知识，包括并行计算机系统的分类（如SMP、MPP、DSM等）、并行编程模式（如OpenMP、HPF、消息传递模式等）以及Unix程序开发和MPI编程环境的设置。此外，还介绍了MPI的一些基本概念、函数形式、数据类型和基本通信函数，如初始化、进程数和序号的获取、退出系统、处理器名称查询以及时间测量等。 这个资源对于理解MPI并行编程，特别是数据交换操作，提供了深入的见解，对于开发并行应用程序的程序员非常有帮助。