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1、MPI 并行程序实验报告王琨 114712017MPI 并行程序实验报告王琨 114712017一、实验名称MPICH 并行程序实验二、实验环境Windows XP +MPICH+ CodeBlocks 10.5 实验室里的若干台 PC 机，分别为 SOFT-F3，SOFT-F3，SOFT-F3，SOFT-F3，SOFT-F3，SOFT-F3， SOFT-F3，SOFT-F3，SOFT-F3。下面着重说明如何搭建 MPICH 并行程序设计环境：1. 系统要求安装 MPICH for Microsoft Windows 对系统有如下要求： （1）Windows NT4/2000/XP 的 Pro
2、fessional 或 Server 版（不支持 Windows 95/98） （2）所有主机必须能够建立 TCP/IP 连接 MPICH 支持的编译器有：MS VC+ 6.x，MS VC+.NET， Compaq Visual Fortran 6.x， Intel Fortran，gcc，以及 g77。2. 创建账户安装 MPICH 必须以管理员的身份登录每台主机，在所有主机上建立一个同样的账户（当然也可以每个机器使用不同的用户名和账户，然后建立一个配置文件，使用命令行的方式运行程序） ，我们组统一创建管理员账户：215，如 1-1 图：MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-1
3、 创建账户 215点击下一步：1-2再点击创建账户，即可成功创建新账户：215最后，为新账户创建密码：215MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-33. 安装 MPICH运行下载的安装文件 mpich.nt.1.2.5.exe，将 MPICH 安装到每台主机上。 打开“任务管理器”中的“进程”选项卡，查看是否有一个 mpd.exe 的进程。如图 1-4 所示，如果有的话说明安装成功。以后每次启动系统，该进程将自动运行。1-4 mpd.exe 进程4. 注册与配置安装好 MPICH 之后还必须对每台计算机进行注册和配置才能使用。其中注册必须每台计算机都要进行，配置只要在主控的计算机
4、执行就行了。注册的目的是，将先前在每台计算机上申请的账号与密码注册到 MPICH 中去，这样 MPICH 才能在网络环境中访问每台主机。配置方法：运行“mpichmpdbinMPIRegister.exe”首先会提示输入用户账号，然后会提示输入两边密码，之后会问你是否保持上面的设定。如果选择是，则上面的信息将写入硬盘，否则保存在内存中，再重新启动之后就不存在了。如图 1-5 所示：MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-5 注册为了让程序在许多主机上执行，而不需建立配置文件来给出相应的各个主机的信息，主控机必须直到当前可用的主机的信息。这时就需要运行 MPICH 的配置程序来进行配
5、置了。我们选择 july 为主控计算机，配置过程如下：从“开始-程序-MPICH-mpd- MPICH Configuration tool”启动。启动之后的界面如 1-6 图所示：MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-6 配置整个界面分为三栏，在第一栏中点击 Select（1 号按钮） ，然后在跳出的对话框中选择安装了 MPICH 的主机名（SOFT-F8，SOFT-F7 ，SOFT-F33，SOFT-F9，SOFT-F10，SOFT-F3 ，SOFT-F4，SOFT-F2，SOFT-F6， ） 。之后在第一栏的编辑框中会显示出所有选择的主机。 检查无误后点击第二栏的 Appl
6、y（2 号按钮） ，这时下方的进度条会显示对各主机核查的情况，如果没问题整个进度条会变为蓝色。最后点击 OK（3 号按钮） 。整个配置就完成了。5. MPICH 与编译环境的整合MPICH 提供了 C 语言和 Fortran 语言的接口。要编译一个 MPI+C 或 MPI+Fortran 的程序必须对编译器进行设置。由于本人习惯使用 Code Block 软件进行编程，所以这里介绍在Code Block 中如何进行编译环境的整合。在 Code Block 中编译一个 MPI+C 的程序的步骤如下：(1) 打开 Code Block 10.5。MPI 并行程序实验报告王琨 114712017（2
7、）设置 settingscomplier and debugger setting。将 MPICH2 中 lib 目录下的文件都加到 link libraries 中。（3）将 MPICH2 中 include 目录分别添加到 Complier、Linker、Resource complier 选项卡中。MPI 并行程序实验报告王琨 114712017到此，Code Block 的 MPI 环境整合完毕，下面就可以编译 MPI 的源码了。可以看出，配置 Code Block 环境要比 VC+6.0 方便的多，我们也来看看如何配置VC+6.0 的。(1) 打开 VC+ 6.0。(2) 新建一个工
8、程（工程名为：compute 如下图 1-7） ，通常为 Win32 Console Application。 1-7 新建工程(3) 在新的工程的编辑界面下，按 Alt+F7 打开工程设置对话框。(4) 切换到 C/C+选项卡。 （如图 1-8）首先选择“Win32 Debug”，再选择 “Code Generation”，再选择 “Debug Multithreaded”。这时在“工程选项”的文本框中显示“/MT”表示设置成功。MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-8 Visual C+设置然后选择“Win32Release”重复上述步骤，如下图 1-91-9 Visual
9、C+设置(5) 在 C/C+选项卡中，选择“所有配置” 。选择“预处理器” ，在“附加包含路径”的文本框中输入 MPICH 所附带的头文件的目录。如下图 1-10：MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-10 Visual C+设置(6) 在“连接 ”选项卡中，选择“所有配置” 。然后再选择“输入” ，在“附加库路径”的文本框中输入 MPICH 所附带的库文件的目录。如下图 1-11：1-11 Visual C+设置(7) 在“连接”选项卡中，选择“所有配置” 。然后再选择“常规” ，然后在 “对象/库模块” 的文本框中添加 “ws2_32.lib” 。点击“确定” 。这时在“Co
10、mmon 选项”中会出现“ws2_32.lib” 。如图 1-12：MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-12 Visual C+设置(8) 在“连接” 选项卡中，选择 “Win32 Debug” 。然后再选择 “常规” ，然后在“对象/库模块”的文本框中添加“ mpichd.lib” 。点击“确定 ” 。这时在“工程选项”中会出现“mpichd.lib ” 。如图 1-13：1-13 Visual C+设置(9) 在“ 连接” 选项卡中，选择“Win32 Release” 。然后再选择“常规” ，然后在“对象/库模块”的文本框中添加 “mpich.lib” 。点击“确定 ” 。
11、这时在“工程选项”中会出现“mpich.lib” 。如图 1-14：MPI 并行程序实验报告王琨 1147120171-14 Visual C+设置(10) 关闭工程设置对话框。至此，MPICH 与编译环境 Visual C+6.0 整合结束。同配置 Code Block 相比，VC+6.0 要复杂的多，因此推荐用 Code Block 软件进行编译程序以节省时间。6.设置环境变量将 MPICH 的 bin 所在文件目录 C:Program FilesMPICHmpdbin 加入到系统变量 path 中，如下图所示：7. 关闭 Windows 防火墙为了实验的顺利进行，实验之前先关闭 Wind
12、ows 防火墙。我们都以 bingxing 账户的身份登陆主机进行实验。MPI 并行程序实验报告王琨 114712017三、实验内容本人进行了两个并行实验：分别为 PI 的并行计算和矩阵相乘的并行计算。实验 1：MPICH 软件中自带的计算 PI 的程序。算法分析：设计求值并行算法的关键是构造一个合适的函数f ( x) ,使得它计算起来既简便,误差又小。即使 10()()Nbiaifxdhfx这里取 a = 0 , b = 1 , N 为子区间分割数,于是 h = 1 / N。由于： 1102rctn()|arct()rtan(0)rct(1)/4x 故我们选取的函数是 ，可以直接进行积分，即
13、24/fx1200fxdx比较方便。算式中的在计算各个子区间的小矩形面积时,按左边界计算取 ，按右边ih界计算为 ，按中间值计算为 ，按梯形计算时则要同时用到左、(1)ixh (.5)ixh右两个边界，如下图所示，则最后的计算式子为： 1 120.()()n ni iif fNN并行算法实现时，分配每一个进程或 CPU 计算其中的若干个子区间,然后通过归约,得到最终结果 。计算过程中，精度越高，要求 N 越大。对于足够大的 N ，要求在 p 个进程或处理机上尽量均衡分配计算任务，通过归约完成总的计算。下面是实现的代码：/* This is an interactive version of c
14、pi */#include mpi.h#include #include double f(double);double f(double a)MPI 并行程序实验报告王琨 114712017return (4.0 / (1.0 + a*a);int main(int argc,char *argv)int done = 0, n, myid, numprocs, i;double PI25DT = 3.141592653589793238462643;double mypi, pi, h, sum, x;double startwtime = 0.0, endwtime;int namele
15、n;char processor_nameMPI_MAX_PROCESSOR_NAME;MPI_Init(&argc,&argv);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);MPI_Get_processor_name(processor_name,&namelen);/*fprintf(stdout,Process %d of %d is on %sn,myid, numprocs, processor_name);fflush(stdout);*/while (!done) if
16、(myid = 0) fprintf(stdout, Enter the number of intervals: (0 quits) );fflush(stdout);if (scanf(%d,&n) != 1) fprintf( stdout, No number entered; quittingn );n = 0;startwtime = MPI_Wtime();MPI_Bcast(&n, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);if (n = 0)done = 1;else h = 1.0 / (double) n;sum = 0.0;for (i = myid + 1; i 程序-MPICH-mpd-MPIR
