MPI消息传递编程接口

【MPI消息传递编程接口】是并行计算领域中的一种重要标准，它允许程序员在多处理器系统、集群系统或异构网络环境下进行通信和协作。MPI（Message Passing Interface）由MPI委员会在1992年至1994年的会议中制定，并在1995年发布了MPI-1版，包含128个调用接口。随后在1997年发布的MPI-2版增加了更多的功能，如并行I/O、远程存储访问和动态进程管理，接口数量增加到287个。 MPI并非一门全新的编程语言，而是一个库，它能够与C语言和FORTRAN语言绑定，形成C+MPI或FORTRAN+MPI，使得这两种传统的串行语言得以扩展为并行程序语言。MPI库作为一个标准，其具体实现由不同硬件制造商提供，确保了程序的可移植性。MPI程序可以在任何支持MPI的平台上运行，无需修改。 MPI的核心是消息传递编程模型，它的特点是： 1. **适用性广泛**：可用于异构网络环境，适应不同硬件和操作系统。 2. **通信安全**：通过通信上下文保证通信安全性。 3. **多种通信方式**：支持不同任务间多种通信模式。 4. **全面的进程间通信**：允许进程组内的所有任务进行通信、数据交换和处理。 5. **可靠的传输机制**：保证数据的正确接收，避免传输错误。 在语言绑定方面，MPI最初与FORTRAN 77和C进行了绑定，随着FORTRAN 90的出现，也提供了对FORTRAN 90的支持，尽管它的编译器普及率相对较低。C++的绑定后来也被添加到MPI中，以满足更广泛的编程需求。MPI为每种语言定义了通用接口和特定的专用接口，以确保语言特性的充分利用。 MPI程序通常包括以下部分： 1. **总体结构**：定义进程的启动、初始化和终止。 2. **数据类型**：MPI提供了丰富的数据类型来适应不同的通信需求，如基本类型、集合类型和用户自定义类型。 3. **点对点通信**：通过函数如`MPI_Send`和`MPI_Recv`实现进程间的单向或双向通信。 4. **通信模式**：支持阻塞和非阻塞通信，以及同步和异步操作。 5. **群体通信**：包括广播、收集、散列、扫描等操作，用于进程组内同步和数据聚合。 6. **实例**：如"Hello World"程序展示了最基础的MPI通信概念，以及简单的发送和接收示例。 了解并掌握MPI，对于编写高性能的并行应用至关重要，它提供了一套强大且灵活的工具，使得开发者能够利用多处理器系统的计算能力，解决复杂问题。