哈工大软件学院《并行程序设计》课程实验报告之四.doc

并行程序设计课程实验报告实验4：基于WINDOWS平台的MPI并行程序设计姓名*院系软件学院学号*任课教师张伟哲指导教师苏统华实验地点软件学院五楼机房实验时间2015年4月21日实验课表现出勤、表现得分实验报告得分实验总分操作结果得分一、实验目的要求：需分析本次实验的基本目的，并综述你是如何实现这些目的的？ 1掌握面向Intel MPI Library建立Windows并行集群环境的方法;2掌握Visual Studio* .NET*集成开发环境开发MPI程序配置方法；3掌握MPI程序设计的基本编写、编译与运行方法4. 掌握Window群机环境下N体问题的并行程序设计方法；5掌握利用加速比、运行时间、效率等测度分析并行程序性能二、实验内容该部分填写在实验过程中，你都完成了哪些工作。一、1. Intel(R) MPI Library for Windows 的安装与配置2. 验证系统能够找到别的主机3. 定制编程环境4. 运行mpi程序二、运行N体问题的并行实现MPI程序三、实验结果记录实验结果。一、配置MPI环境，各个主机连接之后：运行测试程序：在调试模式下运行：使用不同的命令运行：二、运行过程截图：实验结果记录如下：实验一：单机上，数据规模为4000时，随每机进程数变化的运行时间；进程数12345时间1.3485941.0794040.9986610.6698860.815603实验二：相同数据规模为4000，随每机进程数变化的运行时间每机进程数单机双机三机四机11.3458940.6783090.6229940.43885821.0794040.3732360.3026820.22690530.9986610.4618960.3932660.29742040.6698860.4767170.453638 0.468220实验三：每机1个进程，随数据规模变化的n-body并行程序运行时间。粒子数n单机双机三机四机100.0000180.0002140.0022470.003273500.0003230.004321 0.0049630.0007011000.000877 0.0023470.0024750.0025475000.0213020.0147560.0132460.00814210000.0836580.0412250.0411720.03241520000.332586 0.1954210.1475230.11472330000.7541080.4014730.3653110.22714240001.3314600.713288 0.6210470.4153673. 根据记录的数据计算加速比与效率（给出数据并绘图）实验一：单机上，粒子数为4000，随进程数变化加速比（Sp）统计进程数2345678910加速比1.24931.35042.01311.65342.12141.96322.19652.3122.2470实验二：粒子数为4000，随每机进程数变化的加速比每机进程数三机四机12.160363.0668123.566134.7570732.539403.3577541.476701.43071实验三：每机1个进程，随数据规模变化的n-body并行程序加速比和效率n-body并行算法的加速比（Sp）统计表粒子数n双机三机四机100.0841120.0080100.005499500.0747510.0650810.4607701000.3736680.3543430.3443265001.4436161.6081832.61631010002.0293022.0319142.58084220001.7018942.2544682.89903530001.8783522.0642903.31998540001.8666512.1438953.205502n-body并行算法的效率（Ep）统计表粒子数n双机三机四机100.0420560.0026700.0013748500.0373750.0216940.1151921000.1868340.1181140.0860815000.7218080.5360610.65407710001.0146510.6773040.64521020000.8509470.7514890.72475830000.9391550.6880960.82999640000.9333250.7146320.801375四、思考题思考题1：深入分析并行nbody的机理，阐述其基本并行思想，给出其流程图N体问题的并行实现算法使用SPMD（单程序多数据流）计算模型，每个进程将执行相同的代码。假设有m个计算资源，每个资源上启动一个进程，表示进程的标号是0、1、2、m-1，每个进程分配的物体数是n0、n1、n2、n(m-1)，其中n0 + n1 + n2 + + n(m-1) = n。每个进程主要有两个数组localparticles、allparticles、sendbuf、recvbuf，其中localparticles用于保存分配给本进程的物体的信息；allparticles用于保存应用程序中所有物体的信息；sendbuf用于保存发送到下一个进程的物体；recv用于保存从前一个进程接受的物体。其算法流程图描述如下：思考题2：当数据规模达到5000及以上时，会发生什么情况，为什么？当数据规模达到5000及以上时，运行时间会明显变长，因为nbody问题的复杂性随着数据规模变大会显著增大思考题3：对所有的实验结果进行深入分析，给出实验结论从上面的实验数据可以看到，在数据量比较大的情况下，使用多机集群进行并行计算能显著提供运行速度，减少运算的时间。相反，数据量较小的情况下，由于多机之间通信的开销，反而会使得运算速度下降，不如使用单机进行运算。思考题4：根据所测试的实验数据，尝试在多核集群环境给出一种任务调度算法，保证负载均衡和程序具有较好的加速比。在数据量比较小的情况下，可以优先让一台机器进行运算，以避免通信带来的开销。当数据量