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第1章 MPI并行环境及编程模型1

1.1 MPICH2环境及安装和测试1

1.1.1 编译及安装2

1.1.2 配置及验证2

1.1.3 应用程序的编译、链接4

1.1.4 运行及调试4

1.1.5 MPD中的安全问题9

1.2 MPI环境编程模型9

1.2.1 并行系统介绍10

1.2.2 并行编程模式11

1.2.3 MPI程序工作模式12

1.3 MPI消息传递通信的基本概念13

1.3.1 消息13

1.3.2 缓冲区14

1.3.3 通信子14

1.3.4 进程号和进程组14

1.3.5 通信协议14

1.3.6 隐形对象15

第2章 点到点通信17

2.1 阻塞通信18

2.1.1 标准通信模式18

2.1.2 缓冲通信模式20

2.1.3 就绪通信模式36

2.1.4 同步通信模式39

2.1.5 小结40

2.2 非阻塞通信42

2.2.1 通信结束测试44

2.2.2 非重复的非阻塞通信48

2.2.3 可重复的非阻塞通信66

2.2.4 Probe和Cancel101

2.3 组合发送接收106

2.3.1 MPI_Send,MPI_Recv？MPI_Sendrecv109

2.3.2 MPI_Bsend？MPI_Sendrecv110

2.3.3 MPI_Rsend？MPI_Sendrecv111

2.3.4 MPI_Ssend？MPI_Sendrecv113

2.3.5 MPI_Isend？MPI_Sendrecv113

2.3.6 MPI_Ibsend？MPI_Sendrecv114

2.3.7 MPI_Irsend？MPI_Sendrecv116

2.3.8 MPI_Issend,MPI_Irecv？MPI_Sendrecv117

2.3.9 MPI_Send_init？MPI_Sendrecv118

2.3.10 MPI_Bsend_init？MPI_Sendrecv118

2.3.11 MPI_Rsend_init？MPI_Sendrecv119

2.3.12 MPI_Ssend_init,MPI_Recv_init？MPI_Sendrecv120

2.4 点到点通信总结121

2.4.1 关于预防死锁121

2.4.2 关于阻塞与非阻塞、同步与异步126

2.4.3 关于操作的执行顺序及“公平性”127

第3章 组与通信子128

3.1 简介128

3.2 组管理API131

3.2.1 组的构建及取消131

3.2.2 访问组的相关信息和属性132

3.3 通信子管理132

3.3.1 创建与取消132

3.3.2 访问通信子信息133

3.4 组间通信140

3.4.1 访问函数140

3.4.2 构造和取消函数140

3.5 属性144

3.5.1 创建及释放属性操作144

3.5.2 访问属性操作145

3.5.3 设置及删除属性操作145

3.5.4 命名通信子对象149

3.6 错误处理150

3.7 组及通信子的小结150

第4章 集合通信152

4.1 1？N152

4.1.1 MPI_Bcast152

4.1.2 MPI_Scatter/MPI_Scatterv157

4.2 N？1161

4.2.1 MPI_Gather/MPI_Gatherv161

4.2.2 MPI_Reduce165

4.3 N？N171

4.3.1 MPI_Allgather/MPI_Allgatherv171

4.3.2 MPI_Allreduce175

4.3.3 MPI_Reduce_scatter178

4.3.4 MPI_Alltoall/MPI_Alltoallv/MPI_Alltoallw181

4.3.5 MPI_Scan/MPI_Exscan192

4.4 同步操作——MPI_Barrier195

第5章 数据类型196

5.1 类型图196

5.2 与数据类型相关的API函数196

5.2.1 创建196

5.2.2 访问221

5.2.3 注册与取消223

5.3 数据类型在通信函数缓冲区的构成224

5.4 数据类型的属性224

5.4.1 属性创建与释放224

5.4.2 属性操作225

5.4.3 复制数据类型225

5.4.4 类型属性举例225

5.4.5 数据类型命名228

5.5 数据类型的析构231

5.5.1 获取创建数据类型MPI函数所使用参数数量信息231

5.5.2 获取创建数据类型MPI函数所使用实际参数信息233

5.5.3 示例236

5.6 打包／解包242

第6章 进程拓扑246

6.1 简介246

6.2 API246

6.2.1 虚拟拓扑构造函数246

6.2.2 访问函数248

6.2.3 笛卡儿坐标变换函数250

6.2.4 笛卡儿结构划分函数250

6.2.5 拓扑结构管理底层函数251

6.3 实例252

6.3.1 拓扑结构的创建与访问252

6.3.2 利用虚拟拓扑管理进程间通信256

第7章 动态进程管理258

7.1 MPI-2进程模型258

7.1.1 进程启动258

7.1.2 运行时环境258

7.2 进程管理API259

7.2.1 启动单进程并通信259

7.2.2 启动多进程并建立通信261

7.2.3 预留的属性关键字262

7.3 建立通信联系262

7.3.1 名字、地址及端口262

7.3.2 服务端程序263

7.3.3 客户端程序263

7.3.4 名字发布264

7.3.5 预留关键字265

7.4 其他功能265

7.4.1 全局大小265

7.4.2 单一MPI_Init265

7.4.3 MPI_APPNUM265

7.4.4 释放连接266

7.4.5 建立MPI通信的其他方法267

7.5 示例267

第8章 单向通信／远端内存访问273

8.1 简介273

8.1.1 工作模式273

8.1.2 实现机制274

8.2 初始化274

8.2.1 创建／释放窗口对象274

8.2.2 窗口属性275

8.3 通信操作275

8.3.1 Put276

8.3.2 Get277

8.3.3 Accumulate277

8.4 同步操作278

8.4.1 Fence279

8.4.2 Start/Complete,Post/Wait,Test282

8.4.3 Lock/Unlock288

8.4.4 语义292

8.5 安全分析294

8.6 窗口属性295

8.6.1 窗口属性API295

8.6.2 举例296

8.6.3 命名窗口对象298

8.7 错误处理299

8.8 示例300

第9章 并行I/O302

9.1 并行文件基本概念与数据类型302

9.1.1 简介302

9.1.2 定义302

9.2 文件操作304

9.2.1 打开304

9.2.2 关闭305

9.2.3 删除306

9.2.4 修改大小307

9.2.5 查看文件大小308

9.2.6 预申请空间308

9.2.7 查看文件参数309

9.2.8 文件相关的Info对象311

9.3 文件视图313

9.3.1 设置文件视图313

9.3.2 获取文件视图315

9.4 访问文件数据317

9.4.1 文件访问函数318

9.4.2 使用显式偏移地址访问数据319

9.4.3 使用独立的文件指针访问数据334

9.4.4 使用共享文件指针访问数据348

9.4.5 文件一致性362

9.5 文件的互操作性371

9.5.1 文件互操作所使用的数据类型372

9.5.2 外部数据表示external32373

9.5.3 定制数据表示374

9.6 I/O相关的错误处理376

9.6.1 错误类377

9.6.2 示例377

9.7 综合示例379

9.7.1 利用双缓冲区、分步集合操作实现计算与I/O并行379

9.7.2 子数组382

9.7.3 分布式数组386

9.8 总结391

9.8.1 高性能I/O的几种访问模式391

9.8.2 高性能I/O优化措施392

第10章 MPI与外部环境的信息交互394

10.1 Info对象394

10.1.1 创建、复制、删除与释放394

10.1.2 访问394

10.1.3 示例395

10.2 通用化请求397

10.2.1 创建并注册通用请求397

10.2.2 应用程序通知MPI环境通用请求操作完成398

10.2.3 示例398

10.3 MPI-2对Status对象的改进403

10.4 错误处理接口404

10.4.1 添加新的错误类404

10.4.2 为错误类设置关联错误码404

10.4.3 为错误类设置关联字符串404

10.4.4 通信子对象的错误处理函数404

10.4.5 窗口对象的错误处理函数405

10.4.6 文件的错误处理函数405

10.4.7 示例405

10.5 多线程409

10.5.1 多线程环境的一些基本要求409

10.5.2 支持多线程的初始化410

10.5.3 示例411

第11章 MPE418

11.1 Profiling418

11.2 日志418

11.2.1 简介418

11.2.2 日志工具419

11.2.3 链接与使用420

11.3 图形425

11.3.1 实时动画425

11.3.2 链接与使用425

参考文献431