搭建MPI并行计算环境并计算pi值[windows 和 Ubuntu]

文章目录

一. 选在Linux，Ubuntu或者Windows上搭建mpi环境
- First of all
- What’s more
二、VS配置mpi
三、计算pi值
- （1）基础编译环境的构建
- （2）MPICH安装
- （3）第一个mpi程序：pi值计算

搭建MPI并行计算环境，利用计算pi 的公式，计算pi 值,多线程数量n分别使用 100、1000、10000计算结果。

以下是具体安装流程和实验结果分析，分析n值对pi精度的影响，并行进程的个数对计算速度的影响。

一. 选在Linux，Ubuntu或者Windows上搭建mpi环境

以下是windows环境搭建，Ubuntu方式在第三点

First of all

安装visual studio
官网下载地址：https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/vs/

下完后，双击exe文件。选择必要的工具

然后等待安装好即可

中间有错误的话可以参考官方纠错文档https://docs.microsoft.com/zh-cn/troubleshoot/visualstudio/general/visual-studio-2022-unsupported-operating-systems

PS：linux或者不使用VS的人可以到https://www.open-mpi.org/software/ompi/v4.1/下载对应的mpich版本，就不用VS了

What’s more

开始安装mpi了：https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=57467

运行下图两个文件

这样mpi就安装完成（上图仅是SDK，mpi图一样就没放）

二、VS配置mpi

参考http://t.zoukankan.com/CheeseIce-p-10626345.html

三、计算pi值

官网的VS C++ HelloWord 计算器应用https://docs.microsoft.com/zh-cn/cpp/get-started/tutorial-console-cpp?view=msvc-160
PS：可以先看看这个再去计算PI值哦、

以下采用Ubuntu方法

（1）基础编译环境的构建

为了正常编译MPI代码，需要安装C, C++与Fortran的编译环境。

Ubuntu缺省情况下，并没有提供这些语言的编译环境，因此需要手动安装。如果单独安装这些编译环境非常麻烦。幸运的是，build-essential工具提供了许多与编译相关的软件包，包括gcc/g++/gfortran等编译器、libc6-dev等必要的库与其他工具。于是，我们只需要通过包管理器安装build-essential即可。

apt-get命令的 -y 选项默认安装过程中同意所有的默认选择。

sudo apt-get install -y build-essential

下载与安装完成后，可键入下面的命令观察gcc版本信息。

gcc -v

（2）MPICH安装

软件包中包含了mpich，可以直接通过apt-get下载安装。

sudo apt-get install -y mpich

观察mpicc版本信息

mpicc -v

（3）第一个mpi程序：pi值计算

切换到用户家目录

cd ~

利用vim新建一份代码文件

vim mpi.c

vim进入后默认为控制模式。需要按字母i进入编辑模式，写入MPI程序代码。

#include<mpi.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#pragma comment(lib,"mpi.lib")#define N1 100
#define N2 1000
#define N3 10000 //n分别使用**100、1000、10000**计算结果void PI(int N){double local = 0, pi, w, temp;int i, rank, size,k;w = 1.0 / N;MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);MPI_Status status;double t1, t2;t1 = MPI_Wtime();for (i = rank; i < N; i = i + size){     temp = (i + 0.5)*w;local = 4.0 / (1.0 + temp*temp) + local;}   if ((rank!=0))MPI_Send(&local, 1, MPI_DOUBLE, 0, rank, MPI_COMM_WORLD);if (rank == 0)for (i = 1; i < size;i++){MPI_Recv(&temp, 1, MPI_DOUBLE,i, i, MPI_COMM_WORLD, &status);local += temp;}if (rank == 0)pi = local;t2 = MPI_Wtime();//t = t2 - t1;if (rank == 0){printf("pi is %lf\n", pi*w);switch(N){case 100: printf("n = 100, time is %lf\n", t2-t1);break;case 1000: printf("n = 1000, time is %lf\n", t2-t1);break;case 10000: printf("n = 10000, time is %lf\n", t2-t1);break;}    }MPI_Finalize();
}int main(int argc, char **argv)
{int i;MPI_Init(&argc, &argv);PI(N1);return 0;
}

按esc键进入控制模式，输入:wq保存并退出文件。

利用 mpicc 命令编译MPI代码文件。mpicc 是编译并链接用C编写的MPI程序的命令。

mpicc pi.c -o pi.o

利用 mpirun 命令运行程序。其中 -np 选项指定处理器数目。mpirun 是MPI程序的启动脚本，它可以简化作业的启动程序，并且尽可能把不同特征屏蔽掉，提供给用户一个通用的MPI并行机的概念。

mpirun -np 8 ./pi.o

改为N2=1000再运行

N3=10000