国家973项目高性能计算环境支持讲座VIP免费

第1页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共39页国家973项目高性能计算环境支持讲座MPI与PETSc莫则尧（北京应用物理与计算数学研究所）日期内容8．15上午进程与消息传递、MPI应用现状、MPI并行程序设计入门、初步的MPI消息传递函数下午作业一、讨论8．16上午作业一讲评、先进的MPI函数、并行程序示例2、MPI的发展下午作业二、讨论8．17上午作业二讲评、并行可扩展科学计算工具箱PETSc介绍第2页共39页第1页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共39页下午PETSc程序示例第3页共39页第2页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共39页个人介绍莫则尧，男，汉族，1971年7月生，副研究员：1992年国防科技大学应用数学专业本科毕业；1997年国防科技大学计算机应用专业并行算法方向博士毕业；1999年北京应用物理与计算数学数学博士后流动站出站，并留所工作；主要从事大规模科学与工程并行计算研究。第4页共39页第3页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共39页消息传递并行编程环境MPI一、进程与消息传递二、MPI环境的应用现状三、MPI并行程序设计入门（程序例1）四、初步的MPI消息传递函数五、作业一六、先进的MPI函数七、MPI并行程序示例2（求解-u=f）；八、MPI环境的发展九、作业二第5页共39页第4页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共39页一、进程与消息传递1．单个进程（process）进程是一个程序，同时包含它的执行环境（内存、寄存器、程序计数器等），是操作系统中独立存在的可执行的基本程序单位；通俗理解：串行应用程序编译形成的可执行代码，分为“指令”和“数据”两个部分，并在程序执行时“独立地申请和占有”内存空间，且所有计算均局限于该内存空间。2．单机内多个进程：多个进程可以同时存在于单机内同一操作系统：由操作系统负责调度分时共享处理机资源（CPU、内存、存储、外设等）；进程间相互独立（内存空间不相交）：在操作系统调度下各自独立地运行，例如多个串行应用程序在同一台计算机中运行；进程间可以相互交换信息：例如数据交换、同步等待，消息是这些交换信息的基本单位，消息传递是进程1进程2内存第6页共39页第5页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共39页指这些信息在进程间的相互交换，是实现进程间通信的唯一方式；最基本的消息传递操作：发送消息（send）、接受消息（receive）、进程同步（barrier）、规约（reduction）；消息传递的实现：共享内存或信号量，用户不必关心；进程1进程2发送数据接收数据（消息传递）内存空间3．包含于通过网络联接的不同计算机的多个进程：进程独立存在：进程位于不同的计算机，由各自独立的操作系统调度，享有独立的CPU和内存资源；进程间相互信息交换：消息传递；消息传递的实现：基于网络socket机制,用户不必关心；4．消息传递库函数:第7页共39页第6页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页共39页应用程序接口（API）：提供给应用程序（FORTRAN、C、C++语言）的可直接调用的完成进程间消息传递的某项特定功能的函数；消息传递库：所有定义的消息传递函数编译形成的软件库，调用其内部函数的应用程序，通过与之联接，即可成为可并行执行的程序；目前流行的消息传递函数库：PVM3.3.11、MPICH1.2、LAMMPI6.4等；5．标准消息传递界面（MPI：MessagePassingInterface）：MPI标准：根据应用程序对消息传递功能的需求，全球工业、应用和研究部门联合推出标准的消息传递界面函数，不考虑其具体实现，以保证并行应用程序的可移植性；MPI的具体实现：消息传递库函数，目前有影响的为MPICH和LAMMPI，我们注重MPICH系列；第8页共39页第7页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页共39页6．基于消息传递的并行程序执行模式：SPMD模式：单程序多数据流可执行代码运行MPMD模...