MPI编程入门与通信机制解析

"这篇资源主要介绍了基于消息传递的并行编程模型，特别是MPI(MPI Message Passing Interface)编程。文章首先回顾了消息传递编程的基本概念，强调了其特点，包括多进程异步并行、显式的通信和同步。接着，提到了MPI编程的初步知识，以及MPI-2的一些扩展功能。此外，还对比了消息传递模型与共享存储模型（如OpenMP）在编程上的差异，指出了MPI在任务分配和通信管理上的程序员责任更大。" 详细说明: 1. **消息传递编程模型**：并行程序由多个独立的进程组成，每个进程有自己的地址空间，不共享数据。进程间的通信依赖于显式的发送和接收操作，即send/receive，来交换信息和实现同步。这种模型提供了对并行性、数据分布和通信的精细控制，但要求程序员处理更多的底层细节。 2. **MPI（MPI编程初步）**：MPI是一种标准，用于编写可以在各种并行硬件上运行的分布式内存并行程序。它提供了一组丰富的函数，用于进程创建、通信（点对点和集合通信）、同步和数据管理。MPI程序需要程序员明确定义并行区域，设置进程数量，并手动进行任务分配和通信管理。 3. **MPI-2**：MPI-2是MPI标准的扩展，增加了对I/O、动态进程管理和单边通信的支持，使得程序员能够更灵活地处理复杂并行场景，比如在运行时动态调整进程数量。 4. **比较OpenMP与MPI**：OpenMP是一种共享存储模型，它允许在现有的串行代码中插入并行化指令，简化并行编程。相比之下，MPI更适合大规模、分布式的并行环境，需要程序员处理更多的通信细节和任务调度。 5. **消息传递功能需求**：在MPI编程中，程序员需要关注如何定义并行区，设定并行度，以及如何有效地管理通信和同步。例如，使用BARRIER同步原语来确保所有进程在继续执行前都完成了特定的通信步骤。 6. **语言支持和平台兼容性**：MPI支持C、C++和Fortran等语言，并可在多种硬件平台上运行，包括SMP系统和Windows等非Unix平台。 学习和理解MPI编程对于进行大规模并行计算是至关重要的，因为它提供了强大的工具来管理分布式进程间的通信和同步，但同时也要求程序员具备更高的并行编程技能。