初步的 MPI消息传递函数

1．点对点通信（point-to-point）
定义：给定属于同一通信器内的两个进程，其中一个发送消息，一个接收消息；
MPI 系统定义的所有通信方式均建立在点对点通信之上；
四种模式：标准模式、缓存区模式、同步模式、就绪模式；

2．标准模式点对点通信
进程可以随意地发送（接收）消息，与是否存在匹配的消息接收（发送）进程无关；

两类：

阻塞式：消息发送函数返回，用户可以对消息缓存区进行处理，不会影响已发送的消息数据；接受函数返回，用户可以使用接受到的消息数据；

非阻塞式：发送和接受函数返回后，必须调用另一类函数来确保它们的正确完成；

阻塞式                非阻塞式
          INTEGER   A             INTEGER   A
          A=100                   A=100
          MPI_Send(A,1,… .)      MPI_Isend(A,1,… )
          A=200                   A=200
消息数据: A=100                   A=100 或 A=200
                                  MPI_Isend(A,1,… flag,… )
                                  MPI_Wait(flag,… )
                                  A=200
消息数据: A=100                   A=100

3．点对点通信函数举例
阻塞式标准消息发送函数
MPI_Send（buf，count，datatype，dest，tag，comm，ierr）
  Real*8（integer，…）buf  : 消息发送缓存区起始地址(Fortran,  用户的待发送的第一个数据)
  integer  count            ：buf 起始的数据单元个数
  integer  datatype         ：数据类型（基本或用户定义的）
  integer  dest             : 接收进程序号
  integer  tag              : 消息的标号
  integer  comm             : 通信器
  integer  ierr             : 函数调用返回错误码

real *8 a(100,100)
integer b(60,60)
c-----发送50 个双精度数“a(5,20) : a(54,20)” 到2 号进程
call MPI_Send( a (5,20),50,MPI_DOUBLE_PRECISION,2, 99999,MPI_COMM_WORLD,ierr )
c-----发送20 个整型数“b(20,40) : b(39,40)” 到5 号进程
call MPI_Send( b (20,40),20,MPI_DOUBLE_PRECISION,5, 99999,MPI_COMM_WORLD,ierr )

阻塞式标准消息接收函数
MPI_Recv（buf，count，datatype，dest，tag，comm，status, ierr）
  Real*8（integer，…）buf          : 消息接收缓存区起始地址(Fortran,  用户用于接受的第一个数据)
  integer  count                    ：buf 起始的数据单元个数
  integer  datatype                 ：数据类型（基本或用户定义的）
  integer  dest                     : 发送进程序号
  integer  tag                      : 消息的标号
  integer  comm                     : 通信器
  integer   status(MPI_STATUS_SIZE) : 接收状态数组;
  integer  ierr                     : 函数调用返回错误码

real *8 a(100,100)
integer b(60,60)
c-----从2 号进程接收50 个双精度数到“a(5,20) : a(54,20)”
call MPI_Recv( a (5,20),50,MPI_DOUBLE_PRECISION,2, 99999,MPI_COMM_WORLD,status,ierr )
c-----从5 号进程接收20 个整型数到“b(20,40) : b(39,40)”
call MPI_Recv( b (20,40),20,MPI_DOUBLE_PRECISION,5, 99999,MPI_COMM_WORLD,status,ierr )

4．聚合通信（Collective Communication）
定义：属于同一通信器的所有 MPI 进程均必须参与的通信操作；
参与方式：调用同一聚合通信函数；

函数类型：
同步通信函数：所有进程在某个程序点上同步；
MPI_Barrier ( comm , ierr )

全局通信函数:
广播: MPI_Bcast(buf,count,dtype,root,comm,ierr)
root   发送
other  接受

收集：MPI_Gather(bufs,bufr,count,dtype,root,comm,ierr)
all 发送大小一致的数据块
root 接受并按序号连续存放
全收集：MPI_Allgather()
all 发送
all接受
索引收集:MPI_Gatherv()
all 发送大小不等的数据块
root 接受并按索引间断存放

索引全收集:MPI_Allgatherv()
all 发送大小不等的数据块
All接受并按索引间断存放
分散:MPI_Scatter(bufs,bufr,count,dtype,root,comm,ierr)
root 发送连续的大小一致数据块
All  接受
索引分散: MPI_Scatterv()
root 发送间断的大小不一致数据块
All  接受

全交换:  MPI_Alltoall()
All 发送大小一致数据块到各进程
All接受大小一致数据块并按序号连续存放
索引全交换: MPI_Alltoallv()
全局规约(global reduction)函数:
规约:   MPI_Reduce(sbuf,rbuf,count,dtype,op,root, comm,ierr);
规约操作类型 op :   MPI_SUM, MPI_MIN, MPI_MAX,  MPI_PROD等12种;
全规约: MPI_Allreduce(),  除要求将结果返回到所有进程外,与 MPI_Reduce()一致;
规约分散: MPI_Reduce_scatter(),将规约结果分散到各进程；
并行前缀计算：MPI_Scan()

例子:   求两个向量的内积,并将结果返回进程0
           subroutine par_blas1(m,a,b,c,comm)
           real  a(m),b(m)       ! local slice of array
           real  c

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