MPI并行程序设计入门与高级特性探索

"《性能计算并行编程技术—MPI并行程序设计》是一本由都志辉编著的书籍，适合高校三四年级本科生和非计算机专业研究生作为教材使用，内容涵盖MPI并行程序设计的基础知识和高级特性，旨在帮助读者理解和掌握并行计算的重要工具。书中详细讲解了MPI的基本功能、高级特性和MPI-2的最新发展，包括动态进程管理、远程存储访问和并行文件读写等，并提供了丰富的图表和示例程序。" 在深入探讨MPI并行程序设计之前，我们需要理解并行计算的基础。并行计算是通过同时处理多个任务来提高计算效率的方法，通常分为指令级并行和数据并行，以及不同的存储方式，如共享内存和分布式内存。并行计算机的分类基于它们如何处理指令和数据，以及它们的存储架构。并行编程模型，如消息传递模型（MPI所采用的），提供了一种框架，使得并行计算中的进程间可以通信和协作。并行语言如MPI绑定的C和Fortran，为实现并行算法提供了工具。 MPI（Message Passing Interface）是并行编程中最常用的接口，用于分布式内存系统。MPI的目的是提供一个标准的、可移植的、高效的并行编程环境。MPI的产生是为了统一不同并行计算机平台的编程接口，支持多种编程语言，并有多个实现版本。MPI的基本功能包括进程管理、数据传输和同步操作，通过简单的例子让初学者易于理解和实践。 在学习了MPI的基本概念后，我们通常从编写第一个MPI程序开始，这通常是一个简单的“Hello, World!”程序，展示如何初始化MPI环境、创建进程、发送和接收消息，以及最终终止程序。随着对MPI的理解加深，我们可以探索更高级的特性，如非阻塞通信、集合通信操作（如广播和Reduce）、以及动态进程管理，这些高级功能允许程序员编写更复杂、高效的并行程序。 MPI-2的扩展引入了动态进程管理，允许在运行时创建和销毁进程，增强了程序的灵活性。远程存储访问功能使得进程可以在不同的计算节点之间共享数据，而并行文件系统支持则加速了大规模数据的读写操作，这对于高性能计算中的大数据处理至关重要。 通过学习这本书，读者不仅可以学会如何编写从简单到复杂的MPI程序，还能培养出并行求解问题的思维方式，将并行计算的方法应用于实际问题解决中，使其成为日常工具。通过结合书中的实例和对MPI调用的解析，读者可以更深入地掌握并行编程技术，提升自己的编程技能。