БАЗОВЫЕ ФУНКЦИИ MPI

Любая прикладная MPI-программа (приложение) должна начинаться с вызова функции инициализации MPI (функция MPI_Init). В результате выполнения этой функции создается группа процессов, в которую помещаются все процессы приложения, и создается область связи, описываемая предопределенным коммуникатором MPI_COMM_WORLD. Эта область связи объединяет все процессы приложения. Процессы в группе упорядочены и пронумерованы от 0 до groupsize-1, где groupsize равно числу процессов в группе. Кроме этого, создается предопределенный коммуникатор MPI_COMM_SELF, описывающий свою область связи для каждого отдельного процесса.

Синтаксис функции инициализации MPI_Init значительно отличается в языках C и FORTRAN:

C:

int MPI_Init(int *argc, char ***argv)

FORTRAN:

MPI_INIT(IERROR)

INTEGER IERROR

В программах на C каждому процессу при инициализации передаются аргументы функции main, полученные из командной строки. В программах на языке FORTRAN параметр IERROR является выходным и возвращает код ошибки.

Функция завершения MPI программ MPI_Finalize.

C:

int MPI_Finalize(void)

FORTRAN:

MPI_FINALIZE(IERROR)

INTEGER IERROR

Функция закрывает все MPI-процессы и ликвидирует все области связи.

 

Функция определения числа процессов в области связи MPI_Comm_size.

C:

int MPI_Comm_size(MPI_Comm comm, int *size)

FORTRAN:

MPI_COMM_SIZE(COMM, SIZE, IERROR)

INTEGER COMM, SIZE, IERROR

IN	comm	- коммуникатор;
OUT	size	- число процессов в области связи коммуникатора comm.

Функция возвращает количество процессов в области связи коммуникатора comm.

До создания явным образом групп и связанных с ними коммуникаторов (раздел 6) единственно возможными значениями параметра COMM являются MPI_COMM_WORLD и MPI_COMM_SELF, которые создаются автоматически при инициализации MPI. Подпрограмма является локальной.

Функция определения номера процесса MPI_Comm_rank.

C:

int MPI_Comm_rank(MPI_Comm comm, int *rank)

FORTRAN:

MPI_COMM_RANK(COMM, RANK, IERROR)

INTEGER COMM, RANK, IERROR

IN	comm	- коммуникатор;
OUT	rank	- номер процесса, вызвавщего функцию.

Функция возвращает номер процесса, вызвавшего эту функцию. Номера процессов лежат в диапазоне 0..size-1 (значение size может быть определено с помощью предыдущей функции). Подпрограмма является локальной.

В минимальный набор следует включить также две функции передачи и приема сообщений.

Функция передачи сообщения MPI_Send.

C:

int MPI_Send(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest,

int tag, MPI_Comm comm)

FORTRAN:

MPI_SEND(BUF, COUNT, DATATYPE, DEST, TAG, COMM, IERROR)

<type> BUF(*)

INTEGER COUNT, DATATYPE, DEST, TAG, COMM, IERROR

IN buf	-	адрес начала расположения пересылаемых данных;
IN count	-	число пересылаемых элементов;
IN datatype	-	тип посылаемых элементов;
IN dest	-	номер процесса-получателя в группе, связанной с коммуникатором comm;
IN tag	-	идентификатор сообщения (аналог типа сообщения функций nread и nwrite PSE nCUBE2);
IN comm	-	коммуникатор области связи.

Функция выполняет посылку count элементов типа datatype сообщения с идентификатором tag процессу dest в области связи коммуникатора comm. Переменная buf - это, как правило, массив или скалярная переменная. В последнем случае значение count = 1.

Функция приема сообщения MPI_Recv.

C:

int MPI_Recv(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int source,

int tag, MPI_Comm comm, MPI_Status *status)

FORTRAN:

MPI_RECV(BUF, COUNT, DATATYPE, SOURCE, TAG, COMM,

STATUS, IERROR)

<type> BUF(*)

INTEGER COUNT, DATATYPE, SOURCE, TAG, COMM,

STATUS(MPI_STATUS_SIZE), IERROR

OUT	buf	-	адрес начала расположения принимаемого сообщения;
IN	count	-	максимальное число принимаемых элементов;
IN	datatype	-	тип элементов принимаемого сообщения;
IN	source	-	номер процесса-отправителя;
IN	tag	-	идентификатор сообщения;
IN	comm	-	коммуникатор области связи;
OUT	status	-	атрибуты принятого сообщения.

Функция выполняет прием count элементов типа datatype сообщения с идентификатором tag от процесса source в области связи коммуникатора comm.

Более детально об операциях обмена сообщениями мы поговорим в следующем разделе, а в заключение этого раздела рассмотрим функцию, которая не входит в очерченный нами минимум, но которая важна для разработки эффективных программ. Речь идет о функции получения отсчета времени - таймере. С одной стороны, такие функции имеются в составе всех операционных систем, но, с другой стороны, существует полнейший произвол в их реализации. Опыт работы с различными операционными системами показывает, что при переносе приложений с одной платформы на другую первое (а иногда и единственное), что приходится переделывать, это обращения к функциям учета времени. Поэтому разработчики MPI, добиваясь полной независимости приложений от операционной среды, ввели и свои функции отсчета времени.

Функция отсчета времени (таймер) MPI_Wtime.

C:

double MPI_Wtime(void)

FORTRAN:

DOUBLE PRECISION MPI_WTIME()

Функция возвращает астрономическое время в секундах, прошедшее с некоторого момента в прошлом (точки отсчета). Гарантируется, что эта точка отсчета не будет изменена в течение жизни процесса. Для хронометрирования участка программы вызов функции делается в начале и конце участка и определяется разница между показаниями таймера.

{ double starttime, endtime; starttime = MPI_Wtime();... хронометрируемый участок... endtime = MPI_Wtime(); printf("Выполнение заняло %f секунд\n", endtime-starttime);}

Функция MPI_Wtick, имеющая точно такой же синтаксис, возвращает разрешение таймера (минимальное значение кванта времени).