MPI基础教程：Fortran中的并行编程指南

"MPI_ug_in_FORTRAN - MPI基础学习，多线程编程，Fortran语言应用" 这篇文档是关于MPI（Message Passing Interface）在Fortran语言中的用户指南，由Dr. Peter S. Pacheco和Woo Chat Ming共同编写。MPI是一种标准的库，用于在并行计算环境中进行进程间通信，特别适用于多线程编程。它允许程序员控制多个处理器间的通信和数据交换，以提高计算效率。 1. **介绍** MPI编程是并行计算的关键组成部分，它通过消息传递来协调分布在不同处理器上的程序片段。文档的开头介绍了MPI的基本概念，为初学者提供了进入这一领域的引导。 2. **基本的MPI程序** MPI程序通常包含获取环境信息的部分，例如确定运行的进程数量。消息由数据（message data）和封装信息（envelope）组成，比如发送者和接收者的标识。`MPI_Send`和`MPI_Recv`是两个基础的通信函数，分别用于发送和接收消息。 3. **应用示例** 为了展示MPI的实际应用，文档提供了一个从串行程序到并行程序的转换例子——使用并行化改进梯形法则。并行处理可以显著提高数值积分等计算密集型任务的速度。此外，还讨论了在并行处理器上进行输入/输出(I/O)操作的策略。 4. **集体通信** 集体通信是指一组进程协同执行的通信操作，如广播(Broadcast)、归约(Reduce)等。广播允许一个进程将消息发送给所有其他进程，而归约则将多个进程的数据聚合到一个值。还有其他集体通信函数，如scatter/gather和allreduce，它们在并行程序设计中扮演重要角色。 5. **数据分组与通信** MPI提供了对数据类型的强大支持，包括计数参数、派生类型（如`MPI_Type_struct`）和其他构造器。这些工具帮助用户定义复杂的数据结构，并有效地打包和解包消息。选择合适的通信方法是优化并行程序性能的关键。 6. **通信器和拓扑** `FOX's Algorithm`是一个用于创建通信器的例子，通信器是MPI中组织进程的工具。文档还介绍了通信器、工作群组、上下文和通信器的关系，以及如何利用`MPI_Comm`等函数来构建和操作这些结构，以适应不同的并行计算拓扑。 这个指南深入浅出地阐述了MPI在Fortran中的用法，对于想要学习并行编程和使用MPI的Fortran开发者来说是一份宝贵的资源。通过理解和实践文档中的例子，读者能够掌握如何利用MPI实现高效的并行计算。