Программирование для многопроцессорных систем в стандарте MPI - Шпаковский Г.И., Серикова Н.В

if (numprocs-1<rows) x=numprocs-1; else x=rows;

for (i=0;i<x;i++)

{ for (j=0;j<cols;j++) buffer[j]=a[f(i,j,cols)]; /* посылка строки матрицы а */ MPI_Send(buffer,cols,MPI_INT,i+1,i,MPI_COMM_WORLD); numsent=numsent+1;

}

for(i=0;i<rows;i++)

{ /* получаем результат и выдаем следующую строку матрицы а */ MPI_Recv(&ans,1,MPI_INT,MPI_ANY_SOURCE,MPI_ANY_TAG,

MPI_COMM_WORLD,&status);

sender = status.MPI_SOURCE; anstype =status.MPI_TAG; c[anstype]=ans;

if (numsent<rows)

{ for (j=0;j<cols;j++) buffer[j]=a[f(numsent,j,cols)]; MPI_Send(buffer,cols,MPI_INT,sender,numsent,MPI_COMM_WORLD); numsent=numsent+1;

}

else /* признак конца работы */ MPI_Send(MPI_BOTTOM,0,MPI_INT,sender,999,MPI_COMM_WORLD);

}

endwtime=MPI_Wtime(); t_send=t_send+(endwtime-startwtime);

/* результаты */

printf("\n c=");

for (i=0;i<rows;i++) printf(" %d ",c[i]); printf("\n"); printf("send & handle time = %f\n",t_send);

/* считаем результат */

for (i=0;i<cols;i++) ans=ans+buffer[i]*b[i];

/* отправляем результат */

311

MPI_Send(&ans,1,MPI_INT,master,row,MPI_COMM_WORLD); goto again_sycle;

}

}

end_program: MPI_Finalize();

}

Задание 7.2.

#include "mpi.h" #include <stdio.h> #include <math.h>

int f(int i,int j,int n) /* функция обращения к элементу i,j матрицы */ { return n*i+j; }

void main(int argc, char *argv[])

{int myid, numprocs, i, j,numsent,x,row, master,sender,anstype, ans; int *buffera, *bufferc, *a, *b, *c, colsa,rowsa,colsb,rowsb;

double startwtime, endwtime, t_send; MPI_Status status;

MPI_Init(&argc,&argv); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);

}

/* пересылаем всем процессам размерности матрицы */ MPI_Bcast(&colsa,1,MPI_INT,master,MPI_COMM_WORLD); MPI_Bcast(&rowsa,1,MPI_INT,master,MPI_COMM_WORLD); MPI_Bcast(&colsb,1,MPI_INT,master,MPI_COMM_WORLD);

rowsb=colsa;

if (myid==master)

{ a=(int*) malloc(colsa*rowsa*sizeof(int)); /* выделяем память */ b=(int*) malloc(rowsb*colsb*sizeof(int));

c=(int*) malloc(rowsa*colsb*sizeof(int)); buffera=(int*) malloc(colsa*sizeof(int)); bufferc=(int*) malloc(colsb*sizeof(int));

/* инициализируем матрицы*/ for (j=0;j<colsa;j++)

312

{for (j=0;j<colsa;j++) buffera[j]=a[f(numsent,j,colsa)];

MPI_Send(buffera,colsa,MPI_INT,sender,numsent,MPI_COMM_WORLD); numsent=numsent+1;

}

else /* признак конца работы */ MPI_Send(MPI_BOTTOM,0,MPI_INT,sender,999,MPI_COMM_WORLD);

}

endwtime=MPI_Wtime(); t_send=endwtime-startwtime; printf("\n c=");

for (i=0;i<rowsa;i++)

{ for (j=0;j<colsb;j++) printf(" %d ",c[f(i,j,colsb)]); printf("\n");

}

printf("send & handle time = %f\n",t_send);

buffera=(int*) malloc(colsa*sizeof(int)); bufferc=(int*) malloc(colsb*sizeof(int)); b=(int*) malloc(colsb*rowsb*sizeof(int));

/* получаем b*/ 313

for (i=0;i<rowsb;i++) MPI_Bcast(&b[f(i,0,colsb)],colsb,MPI_INT,master,MPI_COMM_WORLD);

again_sycle:

/* получаем строку матрицы а*/ MPI_Recv(buffera,colsa,MPI_INT,master,MPI_ANY_TAG,

MPI_COMM_WORLD,&status); if(status.MPI_TAG==999) goto end_program; else

{row =status.MPI_TAG;

/* считаем результат */

{bufferc[i]=0;

for (j=0;j<colsa;j++) bufferc[i]=bufferc[i]+buffera[j]*b[f(j,i,colsb)];

}

/* отправляем результат */ MPI_Send(bufferc,colsb,MPI_INT,master,row,MPI_COMM_WORLD); goto again_sycle;

}

}

end_program: MPI_Finalize();

}

Задание 8.1.

MPI_Init( &argc, &argv );

MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &rank ); MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size );

Get_command_line( rank, argc, argv, &maxm, &maxn, &do_print, &max_it );

MPI_Barrier( mesh.ring_comm ); t = MPI_Wtime();

if (do_print && rank == 0)

printf( "Starting at time %f\n", t ); fflush(stdout);

mesh.ring_comm ); gdiffnorm = sqrt( gdiffnorm );

if (do_print && rank == 0)

{ printf( "At iteration %d, diff is %e\n", itcnt, gdiffnorm ); fflush( stdout );

}

} while (gdiffnorm > 1.0e-2 && itcnt < max_it); t = MPI_Wtime() - t;

}

if (rank == 0)

{ printf( "%s: %d iterations in %f secs (%f MFlops), m=%d n=%d np=%d\n", TESTNAME, itcnt, t, itcnt * (maxm-2.0)*(maxn-2)*(4)*1.0e-6/t, maxm, maxn, size);

}

MPI_Comm_free( &mesh.ring_comm ); MPI_Finalize( );

return 0;

}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include "mpi.h"

315

#include "jacobi.h"

/* процедура для получение размеров сетки из командной строки */ void Get_command_line( rank, argc, argv, maxm, maxn, do_print, maxit )

int rank, argc, *maxm, *maxn, *do_print, *maxit;

{*maxn = DEFAULT_MAXN; *maxm = -1;

for (i=1; i<argc; i++)

{if (!argv[i]) continue;

if (strcmp( argv[i], "-print" ) == 0) *do_print = 1; else

if (strcmp( argv[i], "-n" ) == 0)

}

MPI_Bcast( args, 4, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD );

}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include "mpi.h"

#include "jacobi.h"

/* процедура размещения элементов сетки по процессам */ void Setup_mesh( maxm, maxn, mesh )

int maxm, maxn; Mesh *mesh;

{ int false = 0; int true = 1; int lrow, rank, size;

register double *xlocal, *xnew;

/* картезианская топология */ MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size );

MPI_Cart_create( MPI_COMM_WORLD,1,&size,&false,true,&mesh->ring_comm );

316

/* определяем соседей*/ MPI_Cart_shift( mesh->ring_comm, 0, 1, &mesh->down_nbr, &mesh->up_nbr ); MPI_Comm_rank( mesh->ring_comm, &rank );

MPI_Comm_size( mesh->ring_comm, &size ); lrow = (maxn - 2) / size;

if (rank < ((maxn - 2) % size)) lrow++; mesh->lrow = lrow;

mesh->maxm = maxm; mesh->maxn = maxn;

/* размещение частей сетки по процессам */ mesh->xlocal = xlocal = (double *)malloc( maxm * ( lrow + 2 ) * sizeof(double) ); mesh->xnew = xnew = (double *)malloc( maxm * ( lrow + 2 ) * sizeof(double) ); if (!mesh->xlocal || !mesh->xnew)

{ fprintf( stderr, "Unable to allocate local mesh\n" ); MPI_Abort( MPI_COMM_WORLD, 1 );

}

for (j=0; j<maxm; j++)

{ xlocal[j] = -1; xlocal[(lrow+1)*maxm + j] = rank + 1; xnew[j] = -1; xnew[(lrow+1)*maxm + j] = rank + 1;

}

for (i=1; i<=lrow; i++)

{ xnew[i*maxm] = rank; xnew[i*maxm+maxm-1] = rank;

}

}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include "mpi.h"

317

MPI_Comm ring_comm = mesh->ring_comm;

/* передаем вверх, получаем снизу */ MPI_Send( xlocal + maxm * lrow, maxm, MPI_DOUBLE, up_nbr, 0, ring_comm ); MPI_Recv( xlocal, maxm, MPI_DOUBLE, down_nbr, 0, ring_comm, &status );

/* передаем вниз, получаем сверху */ MPI_Send( xlocal + maxm, maxm, MPI_DOUBLE, down_nbr, 1, ring_comm ); MPI_Recv( xlocal + maxm * (lrow + 1), maxm, MPI_DOUBLE, up_nbr, 1,

ring_comm, &status );

}

318

ИСТОЧНИКИ И НФОРМАЦИИ

1.Argonne National Laboratory (http://www.mcs.anl.gov/mpi ).

2.Кластерные установки в России

( http://parallel.ru/parallel/russia/russian_clusters.html ).

3. Научно-исследовательский вычислительный центр МГУ

( http://www.parallel.ru).

4. Gropp W., Lusk E., Skjellum A. Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message-Passing Interface. Second edition, published in 1999 by MIT Press, 371 p.

5.Snir M., Otto S., Huss-Lederman S. etc. MPI – The Complete Reference: Vol.1, The MPI Core. Second edition, published in 1998 by MIT Press, 426 p.

6.Gropp W., .Huss-Lederman S., Lumsdaine A. etc. MPI – The Complete Reference: Vol.2, The MPI-2 Extensions. Published in 1998 by MIT Press.

7.Gropp W., Lusk E., Thakur R. Using MPI - 2: advanced features of the messagepassing interface. Published in 1999 by MIT Press, 382 p.

8.Peter S. Pacheco. Parallel Programming With MPI. Published by Morgan Kaufmann, San Francisco, California, 1997.

9.Программа Союзного государства СКИФ по разработке кластерных сис-

тем, 2001 г. (http://www.botik.ru ).

10.Шпаковский Г.И., Серикова Н.В. Пособие по программированию для многопроцессорных систем в среде MPI. Мн., 2001г. (http://www.bsu.by).

11.MPI: Стандарт интерфейса передачи сообщений. Перевод с англ. Шпаков-

ского Г.И., Мн., 2001 г. ( http://www.bsu.by ).

12.Белорусский государственный университет (http://www.bsu.by ).

13.Шпаковский Г.И. Организация параллельных ЭВМ и суперскалярных процессоров: Учеб. пособие. Мн.: Белгосуниверситет, 1996. 284 с.

14.Кузюрин Н.Н., Фрумкин М.А. Параллельные вычисления: теория и алгоритмы // Программирование. 1991. N 2. С. 3–19.

15.Bacon D.F., Grahem S.L., Sharp O.J. Compiler transformations for high performance computing // ASM Computing Surveys. 1994. V. 26. № 4.

16.Корнеев В.В. Параллельные вычислительные системы. М.: “Нолидж”, 1999. 320 с.

17.Буза М.К. Введение в архитектуру компьютеров: Учеб. пособие. Мн.:

БГУ, 2000. 253 с.

18.Андреев А.Н. Что такое OpenMP?

( http://parallel.ru/tech/tech_dev/openmp.html ).

19.User’s Guide for MPE (unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich/docs/mpeguide).

20.MPI: A Message – Passing Interface Standart. June 12, 1995 (http://www.mcs.anl.gov/mpi ).

21.Ортега Д., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений. М., 1986.

22.Математические основы криптологии: Учеб. пособие / Харин Ю.С., Берник В.И., Матвеев Г.В. Мн.: БГУ, 1999. 319 с.

23.Молдовян А.А., Молдовян Н.А., Советов Б.Я. Криптография. СПб.:Из–во

“Лань”, 2001. 224с.

319

24.Мулярчик С.Г. Численные методы: Конспект лекций. Мн., БГУ, 2001. 127с.

25.Самарский А.А., Гулис А.В. Численные методы. М., 1989.

26.Параллельный отладчик TotalView (http://www.etnus.com).

27.Производительность кластеров: http://parallel.ru/cluster/performance.html.

28.Библиотеки BLAS, LAPACK, BLACS, ScaLAPACK: (http://www.netlib.org).

29.Дацюк В.Н., Букатов А.А., Жегуло А.И. Многопроцессорные системы и параллельное программирование. Метод. пособие, части 1,2,3 (http://rsusu1.rnd.runnet.ru/ncube/koi8/method/m1/context.html ).

30.PETSc: http://www-fp.mcs.anl.gov/petsc/index.html.

320