多核程序设计课件7-mpi

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1、多核程序设计第七章MPI编程及性能优化2008年8月25日MPI简介—MPI及其历史MPI及其历史1993年MPI1.0，目前MPI-2消息传递接口MessagePassingInterface，简称MPI一种编程接口标准，而不是一种具体的编程语言。由消息传递接口论坛（MessagePassingInterfaceForum，简称MPIF）发起讨论并进行规范化的。MPI标准如今已经成为事实意义上的消息传递并行编程标准，也是最为流行的并行编程接口MPI简介—MPI及其历史（续）MPI标准定义了一组具有可移植性的编程接口。典

2、型的实现包括开源的MPICH、LAMMPI以及不开源的INTELMPI。MPI简介—典型MPI实现简介典型MPI实现简介MPICHIntelMPI典型MPI实现简介—MPICHMPICH是影响最大、用户最多的MPI实现。开放源码；与MPI标准同步发展；支持多程序多数据（MultipleProgramMultipleData，MPMD）编程和异构集群系统；支持C/C++、Fortran77和Fortran90的绑定；对Fortran的支持提供了头文件mpif.h和模块两种方式；支持类Unix和WindowsNT平台；支持环

3、境非常广泛，包括多核、SMP、集群和大规模并行计算系统；http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich典型MPI实现简介—IntelMPIIntelMPI提供了名为DirectAccessProgrammingLibrary（DAPL）的中间层来支持多架构，兼容多种网络硬件及协议，优化网络互联。图7.1IntelMPI库及其基于DAPL的互联结构IntelMPI透明地支持TCP/IP、共享内存，并基于DAPL有效支持多种高性能互联系统IntelMPI提供更好的线程安全机制，多线程的MPI程序并

4、不限制MPI的使用。MPI简介—MPI程序特点消息传递指的是并行执行的各个进程具有自己独立的堆栈和代码段，进程之间的信息交互完全通过显式地调用通信函数来完成。分类：单程序多数据（SingleProgramMultipleData，简称SPMD）prog_aLoadProcessStoreSPMDprog_aNode1Node2Node3图7.2SPMD执行模型图7.3串行处理程序的运行过程MPI程序特点—SPMDprocess0process1process2LoadProcessGatherStore图7.4SPMD程

5、序的并行执行过程MPI程序特点—MPMD多程序多数据MPMD(a)MPMDMaster/Worker(b)MPMDCoupledAnalysisNode1Node2Node3Node1Node2Node3prog_aprog_bprog_aprog_bprog_c(c)MPMDStreamlineprog_aprog_bprog_cNode1Node2Node3图7.5MPMD执行模型MPI程序特点—MPMD（续）（a）是一个管理者(Master)/工人(Worker)类型的MPMD程序，由一个Master(prog_a

6、)来控制整个程序的执行，将任务分配给Worker(prog_b)来完成工作。（b）联合数据分析程序MPMD程序。在大部分的时间内，不同的程序各自独立的完成自己的任务，并在特定的时候交换数据。耦合性最少，通信也少，更容易获得好的并行加速效果。（c）是流式的MPMD程序，程序运行由prog_a、prog_b和prog_c组成，这三个程序之间是典型的串行执行。在这种情况下，并行性的取得依赖于执行大量的任务，通过这种流水线获得性能加速。MPICH的安装和配置MPICH的安装和配置在LINUX上安装和配置MPICH-2在Windo

7、ws上安装和配置MPICH-2MPICH的安装和配置—Linux在LINUX上安装和配置MPICH-2Step1:MPICH-2的下载软件的稳定版本可在http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich2/index.htm#download下载。Step2:MPICH-2的安装安装之前先利用autoconf机制进行配置。最基本地，通过configure脚本指定安装目标路径即可。我们这里的安装路径设为/home/test/mpich2-1。相应的命令行为：./configure--prefix=/

8、home/test/mpich2-1如果配置成功，使用make;makeinstall命令即可完成软件包安装。MPICH的安装和配置—Linux（续）Step3：MPICH-2的配置与验证MPI进程的创建、启动和管理需借助进程管理器（PM）来完成。本章的测试环境均使用mpd。安装成功后，还需要进一步配置MPICH的执