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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。
