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MPI并行程序设计实例教程教学设计1. 简介MPI (Message Passing Interface) 是一种进程间通信的标准，可用于实现并行计算。
MPI 是一个库，通过对 MPI 中的函数调用，可实现在共享内存和分布式内存计算机中实现并行计算的任务分割和进程通信。
在实际应用中，MPI 会被和多线程一样用于实现算法的并行化，从而提高计算效率和运行速度。
2. 教学目标通过这个实例教程，我们会：1.了解 MPI 并行程序设计的基本概念和原理2.学会使用 MPI 的基本函数和指令3.学会通过实例演示的方式，掌握常见的 MPI 算法和技术4.实现一个简单的 MPI 并行程序，对其进行测试和优化，提高程序的执行效率3. 教学计划本教程共计 5 个部分，每个部分涵盖不同的内容。
每个部分的内容和学习目标如下：第一部分：MPI 基础概念和原理本部分的目标是让学生了解 MPI 的概念、原理和应用场景。
通过课堂讲授、案例分析和问题解答等方式，使学生领悟 MPI 的并行计算模型和通信方式。
第二部分：MPI 基本函数和指令本部分的目标是让学生掌握 MPI 中的基本函数和指令，理解其使用方法和调用方式。
通过讲解 MPI_Init、MPI_Comm_size、MPI_Comm_rank 等函数和指令，让学生能够熟练使用 MPI 构建并行程序。
第三部分：MPI 并行算法实例本部分的目标是让学生通过具体实例学习 MPI 并行算法设计的方法和技巧。
通过案例分析的方式，让学生了解 MPI 算法设计的核心思想、主要步骤和注意事项。
同时，本部分还会介绍一些常见的 MPI 库和工具，如 MPIBLAST 和 OpenMPI。
第四部分：MPI 程序设计和优化本部分的目标是让学生实践 MPI 代码的编写、调试和优化过程。
通过一个综合实例，让学生学习 MPI 并行程序的设计、实现和测试。
同时，本部分还会讲授MPI 排序算法和负载平衡算法的具体实现方法。
MPI基本框架语句详解//转载请注出处 design by:lhl 于2016.12.14最近刚开始接触mpi并⾏运算，感觉⽆从下⼿，找了好多资料看完之后吧⾃⼰的⼀些笔记整理⼀下，万⼀也有初学者有困惑也能帮⼀把。
Let’s go：⼀．Mpi程序编译与运⾏⽅法⼀：1. 安装mpich，搭建mpi运⾏环境(linux中安装mpich即可)（其中mpi_pi.c是⽤来测试的计算pi的程序）2. 编译：mpicc mpi_pi.c -Wall -o mpi_pi（不同于gcc编译，需注意）3. 运⾏：mpiexec -n 4 ./mpi_pi⽅法⼆：⽣成可执⾏⽂件1.运⾏：mpicc mpi_pi.c进⾏编译，会⽣成a.out的可执⾏⽂件2.mpirun -np 4 ./a.out⼆．基本框架语句与详解1.main(int argc,char **argv)2.MPI_Init(&argc,&argv);进⾏MPI程序的初始化，⼀般MPI程序从这⼀句开始。
开始进⾏MPI运算。
3.MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);先看第4条吧，相当于是当前进程的逻辑编号，是总进程p中的第⼏个进程。
4.MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);MPI程序获得进程数p，设置总的进程数5.MPI_Finalize();MPI程序的结束语句，到这说明程序都结束了，不然程序get不到结束语句就不知道该什么时候停下来了。
下次会发⼀个计算pi的MPI程序，和我⼀样新⼿的可以看懂那个就容易多了。
MPI（Message Passing Interface）是一种并行计算中常用的通信协议，主要用于进程间的消息传递。
以下是MPI的一些基础操作：
1.初始化MPI环境：通过MPI_Init函数完成MPI环境的初始化。
int MPI_Init(int *argc, char ***argv);
2.获取进程编号和总进程数：通过MPI_Comm_rank和MPI_Comm_size函
数获取当前进程的编号和总进程数。
int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank);
int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size);
3.发送和接收消息：通过MPI_Send和MPI_Recv函数进行消息的发送和接
收。
int MPI_Send(const void *buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm);
int MPI_Recv(void *buf, int count, MPI_Datatype datatype, int source, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status);
4.结束MPI环境：通过MPI_Finalize函数结束MPI环境。
int MPI_Finalize(void);
以上是MPI的一些基本操作，实际上MPI还提供了许多其他的功能，如广播、散列、收集等，可以满足各种并行计算的需求。
mpi简介1.MPI全称是message passing interface，即信息传递接⼝，是⽤于跨节点通讯的基础软件环境。
它提供让相关进程之间进⾏通信，同步等操作的API，可以说是并⾏计算居家出游必备的基础库。
⼀个 MPI 程序包含若⼲个进程。
每个 mpi 进程都运⾏⼀份相同的代码，进程的⾏为由通讯域(communication world)和该通讯域下的 id(rank id)所决定。
MPI的编程⽅式，是“⼀处代码，多处执⾏”。
编写过多线程的⼈应该能够理解，就是同样的代码，不同的进程执⾏不同的路径。
2.它是⼀个库，不是⼀门语⾔。
可以被fortran，c，c++等调⽤。
MPI允许静态任务调度，显⽰并⾏提供了良好的性能和移植性，⽤MPI编写的程序可直接在多核集群上运⾏。
在集群系统中，集群的各节点之间可以采⽤ MPI 编程模型进⾏程序设计，每个节点都有⾃⼰的内存，可以对本地的指令和数据直接进⾏访问，各节点之间通过互联⽹络进⾏消息传递，这样设计具有很好的可移植性，完备的异步通信功能，较强的可扩展性等优点。
3.MPI常⽤命令对于登录集群计算⽽⾔，我们只需要掌握两种mpi运⾏指令即可，它们分别是：mpirun、mpiexec。
简⽽⾔之mpirun和mpiexec均是MPI程序运⾏命令：mpirun：MPI程序快速执⾏命令，运⾏前不必运⾏mpdboot开启守护进程。
mpiexec：MPI程序运⾏命令，运⾏前必须开启mpd守护进程。
守护进程(daemon)是⼀类在后台运⾏的特殊进程，⽤于执⾏特定的系统任务。
很多守护进程在系统引导的时候启动，并且⼀直运⾏直到系统关闭。
另⼀些只在需要的时候才启动，完成任务后就⾃动结束。
简单来说，在服务器配置良好的情况下，绝⼤多数情况不需要考虑选项的配置，基本语句如下：mpirun -n 20 vasp_std //20核⼼并⾏vasp_std程序，vasp_std需要加⼊环境变量mpiexec.hydra -n 20 vasp_std //20核⼼并⾏vasp_std程序，vasp_std需要加⼊环境变量此时节点和核⼼的分配完全由PBS系统进⾏分配，跨节点运⾏时也会⾃动进⾏核⼼和节点的匹配另外，在实际操作过程中，我发现部分同学对于PBS和mpirun -np的作⽤可能不太理解，在这⾥想简单解释如下：1. PBS是作业分配系统，通过.pbs脚本像PBS作业管理软件申请相应的核⼼数量和节点数量。
mpi基本用法-回复「MPI基本用法」是一种用于并行计算的编程模型和库。
MPI是Message Passing Interface的缩写，它提供了一系列的函数和语义，用于在多个进程之间进行通信和同步。
MPI的主要目标是提高并行计算的速度和效率，并使得并行计算程序易于开发和维护。
本文将逐步回答关于MPI基本用法的问题，并介绍如何使用MPI进行并行计算。
1. 什么是MPI？MPI是一种用于并行计算的编程模型和库。
它由一组函数和语义组成，用于在多个进程之间进行通信和同步。
MPI旨在提高并行计算的速度和效率，并使得并行计算程序易于开发和维护。
2. MPI的基本概念是什么？MPI的基本概念是进程和通信。
每个并行计算程序都由多个进程组成，这些进程在不同的处理器上独立运行。
MPI提供了一种机制，使得这些进程能够在执行过程中进行通信和同步，以实现并行计算的目标。
3. MPI的基本通信模式有哪些？MPI提供了多种基本通信模式，包括点对点通信和集体通信。
点对点通信是指两个进程之间的直接通信，例如发送和接收消息。
集体通信是指多个进程之间的协作通信，例如广播和归约操作。
4. 如何在MPI程序中发送和接收消息？MPI提供了一对发送和接收函数，用于在进程之间发送和接收消息。
发送函数将数据从一个进程发送给另一个进程，而接收函数用于接收来自其他进程的数据。
要发送消息，可以使用MPI_Send函数，而要接收消息，可以使用MPI_Recv函数。
5. MPI如何进行同步操作？MPI提供了多种同步操作，包括阻塞和非阻塞操作。
阻塞操作意味着进程将被阻塞，直到某个操作完成。
非阻塞操作允许进程在操作进行的同时执行其他操作。
要进行阻塞同步，可以使用MPI_Barrier函数；而要进行非阻塞同步，可以使用MPI_Ibarrier函数。
6. 如何在MPI程序中使用集体通信？MPI提供了一系列的集体通信函数，用于实现多个进程之间的协作通信。
其中，广播操作将一个进程的数据发送给所有其他进程，而归约操作将多个进程的数据合并为一个结果。
MPI简介MPI简介MPI（Message Passing Interface）是消息传递并行程序设计的标准之一，当前通用的是MPI1.1规范。
正在制定的MPI2.0规范除支持消息传递外，还支持MPI的I/O规范和进程管理规范。
MPI正成为并行程序设计事实上的工业标准。
MPI的实现包括MPICH、LAM、IBM MPL等多个版本，最常用和稳定的是MPICH，曙光天潮系列的MPI以MPICH为基础进行了定制和优化。
MPICH含三层结构，最上层是MPI的API，基本是点到点通信，和在点到点通信基础上构造的集群通信（Collective Communication）；中间层是ADI层（Abstract Device Interface），其中device可以简单地理解为某一种底层通信库，ADI就是对各种不同的底层通信库的不同接口的统一标准；底层是具体的底层通信库，例如工作站机群上的p4通信库、曙光1000上的NX库、曙光3000上的BCL通信库等。
MPICH的1.0.12版本以下都采用第一代ADI接口的实现方法，利用底层device提供的通信原语和有关服务函数实现所有的ADI接口，可以直接实现，也可以依靠一定的模板间接实现。
自1.0.13版本开始，MPICH采用第二代ADI接口。
我们将MPICH移植到曙光3000高效通信库BCL(Basic Communication Library)上(简称MPI_BCL)。
MPI_BCL的接口标准与MPICH版本1.1完全一致，满足MPI1.1标准。
同时，也支持ch_p4的通信库，即利用TCP/IP通信机制。
从网络硬件角度说，MPI_BCL针对系统网络，MPI_ch_p4针对高速以太网。
1.MPI的程序设计MPI1.1标准基于静态加载，即所有进程在加载完以后就全部确定，直至整个程序结束才终止，在程序运行期间没有进程的创建和结束。
一个MPI程序的所有进程形成一个缺省的组，这个组被MPI预先规定的Communicator MPI_COMM_WORLD所确定。
MPI编程入门一、MPI概述1.1 MPI的发展史MPI标准化涉及到大约60个国家的人们,他们主要来自于美国和欧洲的40个组织，这包括并行计算机的多数主要生产商，还有来自大学、政府实验室和工厂的研究者们。
1992年4月，并行计算研究中心在Williamsburg，Virginia，召开了一个关于消息传递的标准的工作会议，会议上讨论了标准消息传递的必要的、基本的特点，并建立了工作组继续进行标准化工作。
1992年10月，MPI的初步草稿MPI1形成，MPI1主要包含的是在Williamsburg工作组会议上讨论的基本消息传递的接口，因为它的基本目的就是促进讨论并继续此项工作，所以它主要集中在点对点的通信。
1993年1月，第一届MPI会议在Dallas举行，1993年2月MPI1修定版本公布;之后定期召开了一系列关于MPI的核心的研讨会；1993年11月MPI的草稿和概述分别发表于Supercomputing'93和the proceedings。
直到1994年5月，MPI标准正式发布。
1994年7月发布了MPI标准的勘误表。
现在该工作组正在着手扩展MPI、完善MPI，从事于MPI2（MPI的扩展标准）的制定工作。
1.2 MPI的优点●可移植性和易于使用。
以低级消息传递程序为基础的较高级和（或）抽象程序所构成的分布存储通信环境中，标准化的效益特别明显。
●MPI是被正式的详细说明的：它已经成为一个标准。
消息传递标准的定义能提供给生产商清晰定义的程序库，以便他们能有效地实现这些库或在某些情况下为库程序提供硬件支持，因此加强了可扩展性。
●MPI有完备的异步通信：使得send，recieve能与计算重叠。
●可以很有效的在MPP上或Cluster上用MPI编程：MPI的虚拟拓扑反映了应用程序所申请的一组结点的通信模式，在MPP上实现的MPI便可以利用这种信息来优化处理器间的通信路径。
1.3 主要内容●点对点通信(point_to_point communication)●群体操作(collective operations)●进程组(process groups)●通信上下文(communication contexts)●进程拓扑结构(process topologies)●与Fortran 77和C语言的邦定(bindings for Fortran 77 and C)●环境的管理与查询(environmental management and inquiry)●轮廓管理(profiling interface)1.4 MPI的各种实现在国外有许多自从MPI标准制定以来在各种机器上的MPI的portable的实现，并且他们仍从事于自己的MPI实现的性能改进，其中最著名的一些见表1。
