C语言指南:MPI在并行计算中的关键接口
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MPI (Message Passing Interface) 是一個專門為並行計算設計的語言獨立通信協議,它在C語言中被廣泛應用。這個指南將幫助你理解如何在台北科技大學的課程中學習和使用MPI,作者呂宗螢遵循梁文耀老師的指導,介紹了MPI的核心概念。 MPI全稱為Message Passing Interface,它的目標是提供一種標準的、可移植且高效的程序間通信方式,讓不同計算機上的进程间进行通信,無論是在同一台机器还是网络中的多台计算机之间。相比較於PVM (Parallel Virtual Machine),MPI因其易用性和广泛支持而更受青睐,尽管PVM也具有相似功能。 MPI本身並非一個库,而是一個标准接口,因此開發者需要遵循其规定来实现各自的MPI实现,如MPICH、MSMPI、Lan/MPI等。这些實現都是根据MPI标准编写的,同时考虑到了特定硬件的优化。MPICH是最基础的MPI实现之一,它支持跨平台运行(只要有安装环境即可),并且提供C、Fortran 77、C++(从MPICH 2版本开始支持Fortran 90)等多种编程语言。 在使用MPI进行并行编程时,需要经历以下步骤: 1. **启动MPI环境**:通过`mpdboot-n4-fmpd.hosts`命令启动MPI环境,其中 `-n` 指定启动主机的数量,`-f` 指定主机配置文件。 2. **编写MPI程序**:例如,编写一个简单的Hello World程序,如`vihello.c`,这是并行程序的基础。 3. **编译**:使用MPI编译器,如`mpicc`,将`vihello.c`编译成`hello.o`。 4. **执行程序**:通过`mpiexec-n4./hello.o`命令执行程序,`-n` 再次指定进程数量。 5. **结束MPI会话**:最后,使用`mpdallexit`退出MPI环境。 在撰写并行程序时,关键点在于程序员需要规划程序的并行化。这并不意味着程序员只需写出程序,然后扔进并行计算环境中,系统会自动进行并行处理。相反,设计者在编写代码时就需要考虑到如何合理地划分任务和数据,以及进程间的通信与同步,确保整个程序的正确执行和性能优化。 学习MPI在C语言中的应用,不仅涉及到基本的通信协议理解,还包括编程实践、环境配置和性能优化等方面的知识,这对于现代并行计算和分布式系统开发至关重要。
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