第六讲消息传递编程接口 MPI

.,1,第六讲消息传递编程接口MPI,三、MPI数据类型,.,2,MPI数据类型,MPI数据类型定义MPI数据类型的大小、上下界、域及相关函数MPI新数据类型的创建、提交与释放MPI数据的打包与解包,.,3,MPI数据类型,MPI原始数据类型,MPI消息传递通常只能处理连续存放的同一类型的数据,MPI的数据类型只用于消息传递！,.,4,MPI数据类型定义,MPI数据类型由两个相同长度的序列组成：类型序列和位移序列,t1,t2,t3,.,tn,d1,d2,d3,.,dn,ti的取值为基本数据类型di表示位移，取值为整数，以字节为单位新建的数据类型称为复合数据类型,.,5,举例,例：设数据类型mytype的数据类型图为,(MPI_REAL,4),(MPI_REAL,12),(MPI_REAL,0),.,6,数据类型的大小,数据类型的大小,该数据类型中包含的数据长度，即字节数,(t1,d1),(t2,d2),(t3,d3),.,(tn,dn),sizeof(t1)+sizeof(t2)+.+sizeof(tn),设一个数据了下的类型图为,则它的大小为,例：设数据类型mytype的数据类型图为,(real,4),(real,12),(real,0),则mytype的大小为12,.,7,数据类型的上下界,(t1,d1),(t2,d2),(t3,d3),.,(tn,dn),数据类型的下界：类型图中的最小位移，即,数据类型的上界：,数据类型的域(extent)：上界下届,.,8,数据类型的对界量,原始数据类型的对界量：由编译系统决定,地址对界要求：一个数据类型在内存中所占的字节数必须是其对界量的整数倍,地址对界修正量：使得新建数据类型的域能被其对界量整除的最小非负整数,复合数据类型的对界量：其所包含的基本数据类型的对界量的最大值,.,9,举例,例：假设MPI_DOUBLE_PRECISION和MPI_INTEGER的对界量均为4，MPI_BYTE的对界量为1，考虑下面的数据类型,(MPI_DOUBLE_PRECISION,0),(MPI_BYTE,12),(MPI_INTEGER,8),对界量为，上界为，下界为，域为，地址对界修正量为。,4,16,0,16,3,.,10,两个特殊的数据类型,MPI_LB、MPI_UB,伪数据类型，大小为0,它们的作用：人工指定新建数据类型的上下界,若数据类型中含MPI_LB，则下界定义为MPI_LB的位移的最小值；若数据类型中含MPI_UB，则上界定义为MPI_UB的位移的最大值；,例：下面的数据类型的下界为-4,(MPI_REAL,4),(MPI_LB,12),(MPI_REAL,0),(MPI_LB,-4),.,11,数据类型查询函数,MPI_TYPE_EXTENT(datatype,extent),MPI_TYPE_SIZE(datatype,size),MPI_TYPE_UB(datatype,displacement),MPI_TYPE_LB(datatype,displacement),详细用法见相关参考资料,.,12,新数据类型的创建,新数据类型创建函数,MPI_TYPE_CONTIGUOUSMPI_TYPE_VECTOR、MPI_TYPE_HVECTORMPI_TYPE_INDEXED、MPI_TYPE_HINDEXEDMPI_TYPE_STRUCT,新数据类型的提交：MPI_TYPE_COMMIT,若使用新数据类型进行通信，则必须先提交过渡数据类型不用提交，用完后就可直接释放,新数据类型的释放：MPI_TYPE_FREE,数据的打包和解包：MPI_PACK、MPI_UNPACK,.,13,MPI_TYPE_CONTIGUOUS,MPI_TYPE_CONTIGUOUS(count,oldtype,newtype),连续复制：将原数据类型oldtype按顺序依次连续复制后，得到一个新的数据类型,注：oldtype可以是原始数据类型，也可以是已创建的复合数据类型。,.,14,举例,integern,type1parameter(n=100)reala(n).callMPI_TYPE_CONTIGUOUS(n,MPI_REAL,type1,ierr)callMPI_TYPE_COMMIT(type1,ierr)callMPI_SENDRECV_REPLACE(a,1,type1,dst,111,src,111,MPI_COMM_WORLD,status,ierr).,上面的消息传递等价于,callMPI_SENDRECV_REPLACE(a,100,MPI_REAL,dst,111,src,111,MPI_COMM_WORLD,status,ierr),.,15,MPI_TYPE_VECTOR,MPI_TYPE_VECTOR(count,blocklen,stride,oldtype,newtype),创建向量数据类型：先连续复制blocklen个oldtype类型的数据，形成一个数据块；再通过等间隔地复制count个该数据块而形成新的数据类型；相邻两个数据块的起始位置的位移相差为stride*extent(oldtype)个字节。,.,16,举例,integern,type1parameter(n=100)realA(n,n).callMPI_TYPE_VECTOR(n,1,n,MPI_REAL,type1,ierr)callMPI_TYPE_COMMIT(type1,ierr)callMPI_SEND(A,1,type1,dst,.).,上面发送的是A的第一行。大家看看下面发送的是什么？,callMPI_TYPE_VECTOR(n-2,n-2,n,MPI_REAL,type1,ierr)callMPI_TYPE_COMMIT(type1,ierr)callMPI_SEND(A(2,2),1,type1,dst,.),思考：怎样发送A的对角线？,.,17,MPI_TYPE_HVECTOR,MPI_TYPE_HVECTOR(count,blocklen,stride,oldtype,newtype),功能同MPI_TYPE_VECTOR唯一区别为这里的stride以字节为单位,.,18,MPI_TYPE_INDEXED,MPI_TYPE_INDEXED(count,array_of_blocklens,array_of_disps,oldtype,newtype),创建索引数据类型：该函数生成的新数据类型由count个数据块构成，第i个数据块包含array_of_bloklens(i)个连续存放的oldtype，第i个数据块与首地址的偏移量(字节数)为array_of_disps(i)*extent(oldtype)。,可以看作是MPI_TYPE_VECTOR的扩展，区别是每个数据块的长度可以不同，数据块之间的间隔也可以不同。,.,19,MPI_TYPE_HINDEXED,MPI_TYPE_HINDEXED(count,array_of_blocklens,array_of_disps,oldtype,newtype),功能同MPI_TYPE_INDEXED唯一区别为这里的array_of_disps以字节为单位,.,20,MPI_TYPE_INDEXED,MPI_TYPE_STRUCT(count,array_of_blocklens,array_of_disps,array_of_types,newtype),创建结构数据类型：与MPI_TYPE_HINDEXED的区别在于每个数据块的数据类型可以不同。这里的array_of_disps以字节为单位,该函数是最一般的新数据类型的构造函数，也是使用最广泛的一个，正确使用此函数在实际应用中非常重要,.,21,数据类型的提交与释放,新数据类型的提交,新数据类型的释放,MPI_TYPE_COMMIT(newdatatype),MPI_TYPE_FREE(newdatatype),.,22,地址函数,MPI_ADDRESS(location,address),返回指定变量在内存中的“绝对”地址,.,23,数据的打包,MPI_PACK(inbuf,incount,datatype,outbuf,outsize,position,comm),将缓冲区inbuf中的incount个类型为datatype的数据进行打包，打包后的数据放在缓冲区outbuf中。outsize给出的是outbuf的总长度（字节数），comm是发送打包数据时将使用的通信器。position是打包缓冲区中的位移，每次打包第一次调用MPI_PACK时用户应该将其置为0，随后MPI_PACK将自动修改它，使得它总是指向打包缓冲区中尚未使用部分的起始位置。每次调用MPI_PACK后的position实际上就是已打包数据的总长度。通过连续几次对不同位置的数据进行打包，就可以将不连续的数据放到一个连续的空间中,.,24,数据的解包,MPI_UNPACK(inbuf,insize,positi