MPI并行程序設(shè)計(jì)實(shí)例教程

前言

作為理論和實(shí)驗(yàn)之外的科學(xué)研究的第3種手段，高性能計(jì)算已經(jīng)并將繼續(xù)在科學(xué)和工程領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。理科各專業(yè)、工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理、生物醫(yī)學(xué)、社會科學(xué)乃至媒體藝術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域都要用到高性能計(jì)算設(shè)施進(jìn)行輔助研究和設(shè)計(jì)。清華大學(xué)高性能計(jì)算平臺支持的校內(nèi)各學(xué)科科研工作幾乎涵蓋了上述所有領(lǐng)域。多核技術(shù)、集群技術(shù)、混合體系結(jié)構(gòu)等技術(shù)都在飛速發(fā)展，特別是在近幾年多核技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對應(yīng)用軟件的并行設(shè)計(jì)提出了更高挑戰(zhàn)。實(shí)際執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的應(yīng)用軟件要能夠充分挖掘硬件平臺提供的計(jì)算能力，期望其能夠?qū)碎g合作、CPU間合作，節(jié)點(diǎn)間合作具備適應(yīng)和識別能力。我們在高性能計(jì)算平臺的運(yùn)行和教學(xué)過程中，深感并行軟件的質(zhì)量和效率在高性能計(jì)算中的重要作用。鑒于目前大部分高性能計(jì)算平臺均提供MPI并行環(huán)境，高性能計(jì)算機(jī)的評測標(biāo)準(zhǔn)也基于MPI庫制定，因此我們編寫了這本基于MPI的并行計(jì)算技術(shù)教材，以期能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)人員、科研工作者的并行軟件開發(fā)工作提供一定的幫助和指導(dǎo)。

內(nèi)容概要

本書旨在通過示例全面介紹MP1并行程序開發(fā)庫的使用方法、程序設(shè)計(jì)技巧等方面的內(nèi)容，力爭完整討論MP1規(guī)范所定義的各種特征。主要也括MPI環(huán)境下開發(fā)并行程序常用的方法、模式、技巧等內(nèi)容。在內(nèi)容組織上力求全面綜合地反映MPl-1和MPI-2規(guī)范。對MPI所定義的各種功能、特征分別給出可驗(yàn)證和測試其工作細(xì)節(jié)的示例程序

書籍目錄

第1章 MPI并行環(huán)境及編程模型 　1.1 MPICH2環(huán)境及安裝和測試 　　1.1.1 編譯及安裝 　　1.1.2 配置及驗(yàn)汪 　　1.1.3 應(yīng)用程序的編譯、鏈接 　　1.1.4 運(yùn)行及調(diào)試 　　1.1.5 MPD中的安全問題 　1.2 MPI環(huán)境編程模型 　　1.2.1 并行系統(tǒng)介紹 　　1.2.2 并行編程模式 　　1.2.3 MPI程序工作模式 　1.3 MPI消息傳遞通信的基本概念 　　1.3.1 消息 　　1.3.2 緩沖區(qū) 　　1.3.3 通信子 　　1.3.4 進(jìn)樣號和進(jìn)程紕 　　1.3.5 通價(jià)脅議 　　1.3.6 隱形對象 第2章 點(diǎn)到點(diǎn)通信 　2.1 阻糍通信 　　2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)通信模式 　　2.1.2 緩沖通信模式 　　2.1.3 就緒通信模式 　　2.1.4 同步通信模式 　　2.1.5 小結(jié) 　2.2 非阻塞通信 　　2.2.1 通信結(jié)束測試 　　2.2.2 非重復(fù)的非阻塞通信 　　2.2.3 可醺復(fù)的非阻塞通信 　　2.2.4 Probe和Cancel 　2.3 組合發(fā)送接收 　　2.3.1 MPl_Send,MPI_RecvoMPl_Sendreev 　　2.3.2 MPI_Bsend←→MPl_Sendrecv 　　2.3.3 MPI_Rsend←→MPI_Sendrecv 　　2.3.4 MPl_Ssend←→MPl_Sendrecv 　　2.3.5 MPl_lsend←→MP1一Sendrecv 　　2.3.6 MPl_Ibsend←→MPI_Sendrecv 　　2.3.7 MPI_Irsend←→MPI_Sendrecv 　　2.3.8 MPl_Issend,MPI_Irecv←→MPI_Sendrecv 　　2.3.9 MPI Send_init←→MPl_Sendrecv 　　2.3.10 MPI一Bsendj init←→MPl_Sendrecv 　　2.3.11 MPI_Rsend_init←→MPI_Sendrecv 　　2.3.12 MPl_Ssend_init,MPl_Recv_init←→MPl_Sendrecv 　2.4 點(diǎn)到點(diǎn)通信總結(jié) 　　2.4.1 關(guān)于預(yù)防死鎖 　　2.4.2 關(guān)于阻塞與非阻塞、同步與異步 　　2.4.3 關(guān)于操作的執(zhí)行順序及“公平性” 第3章 組與通信子 　3.1 簡介 　3.2 組管理API 　　3.2.1 組的構(gòu)建及取消 　　3.2.2 訪問組的相關(guān)信息和屬性 　3.3 組問通信 　　3.3.1 創(chuàng)建與取消 　　3.3.2 訪問通信子信息 　3.4 組間通信 　　3.4.1 訪問函數(shù) 　　3.4.2 構(gòu)造和取消函數(shù) 　3.5 屬性 　　3.5.1 創(chuàng)建及釋放屬性操作 　　3.5.2 訪問屬性操作 　　3.5.3 設(shè)置及刪除屬性操作 　　3.5.4 命名通信子對象 　3.6 錯(cuò)誤處理 　3.7 組及通信子的小結(jié) 第4章 集合通信 　4.1 1←→N 　　4.1.1 MPI_Bcast 　　4.1.2 MPI_Scatter/MPI_Scatterv 　4.2 N←→1 　　4.2.1 MPl_Gather/MPI_Gatherv 　　4.2.2 MPI_Reduce 　4.3 N←→N 　　4.3.1 MPI_Allgather/MPI_Allgatherv. 　　4.3.2 MPI_Allreduce 　　4.3.3 MPl_Reduce scatter 　　4.3.4 MPI_Alltoall/MPI Alltoallv/MPI_Alltoallw 　　4.3.5 MPI_Scan/MPI_Exscan 　4.4 同步操作--MPI_Barrier 第5章 數(shù)據(jù)類型 　5.1 類型圖 　5.2 與數(shù)據(jù)類型相關(guān)的API函數(shù) 　　5.2.1 創(chuàng)建 　　5.2.2 訪問 　　5.2.3 注冊與取消 　5.3 數(shù)據(jù)類型在通信函數(shù)緩沖區(qū)的構(gòu)成 　5.4 數(shù)據(jù)類型的屬性 　　5.4.1 屬性創(chuàng)建與釋放 　　5.4.2 屬性操作 　　　5.4.3 復(fù)制數(shù)據(jù)類型 　　5.4.4 類型屬性舉例 　　5.4.5 數(shù)據(jù)類型命名 　5.5 數(shù)據(jù)類型的析構(gòu) 　　5.5.1 獲取創(chuàng)建數(shù)據(jù)類型MPI函數(shù)所使用參數(shù)數(shù)量信息 　　5.5.2 獲取創(chuàng)建數(shù)據(jù)類型MPI函數(shù)所使用實(shí)際參數(shù)信息 　　5.5.3 示例 　5.6 打包／解包 第6章 進(jìn)程拓?fù)?第7章 動態(tài)進(jìn)程管理 第8章 單向通信／遠(yuǎn)端內(nèi)存訪問 第9章 并行I／O 第10章 MPI與外部環(huán)境的信息交互 第11章 MPE 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

1.1.3 應(yīng)用程序的編譯、鏈接源程序中如果引用使用了MPI定義，則需在編譯和鏈接時(shí)鏈接到MPI庫。MPI庫在Linux和Mac上可以靜態(tài)鏈接庫和動態(tài)鏈接庫兩種形式存在。為簡化鏈接過程，MPICH環(huán)境提供了形如mpicc、mpif90等編譯腳本。1．編譯器編譯應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)盡量指定與編譯和安裝MPICH時(shí)所使用相同的編譯器?？赏ㄟ^環(huán)境變量MPICH_CC，MPICH_CXX，MPICH_F77，MPICH_F90指定其編譯器。通過命令mpich2version可查看安裝MPICH過程所使用的命令，配置參數(shù)，編譯器及編詳選項(xiàng)等信息。2．鏈接庫MPICH在各種平臺上均支持靜態(tài)鏈接，在lib/目錄下保存了編譯應(yīng)用程序時(shí)可用的所有庫（“*．a(chǎn)”文件）。編譯源程序時(shí)，要在編譯器的命令行指定包含“mpi. h/mpif, h”的include日錄，以及鏈接庫的位置，如“mpicc-I/home/users/hpc/zws/mpich2-1/include-L／home/users/hpc/zws/mpich2-1/lib-lmpich”。3．與語言相關(guān)的特殊性

編輯推薦

《MPI并行程序設(shè)計(jì)實(shí)例教程》具有以下特色：◆書中內(nèi)容側(cè)重于以MPI庫為基礎(chǔ)開發(fā)并行應(yīng)用程序，對MP規(guī)范定義的各項(xiàng)功能和特征在闡述其特點(diǎn)基礎(chǔ)上均配以實(shí)例加以說明和印證?！魰兴綄?shí)例盡量采用獨(dú)立的功能劃分，其中的代碼片段可直接用于并行應(yīng)用程序開發(fā)◆在講述基本原理的同時(shí)，注重對各項(xiàng)消息傳遞和管理操作的功能及局限性、適用性進(jìn)行分析從而使熟讀此書的讀者能夠編寫出適合應(yīng)用特點(diǎn)，易維護(hù)、高效率的并行程序?！襞c《MPI并行程序設(shè)計(jì)實(shí)例教程》配套的電子教案可在清華大學(xué)出版社網(wǎng)站下載。

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