第六讲消息传递编程接口 MPI

第六讲

消息传递编程接口MPI三、MPI数据类型1.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2.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自定义数据类型如果需要发送或接收具有复杂结构的数据时，可以使用自定义数据类型使用自定义数据类型的好处：

有效减少消息传递次数，增大通信粒度，同时可以避免或减少消息传递时数据在内存中的拷贝MPI的数据类型只用于消息传递！3.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

MPI数据类型图{(t1,d1),(t2,d2),(t3,d3),...,(tn,dn)}这个新的数据类型包含n

个数据，其中第i

个数据的数据类型为ti，该数据离首地址的距离为di4.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)}则下面的语句：realA(100)......callMPI_SEND(A,1,mytype,...)发送的数据为A(2),A(4),A(1)5.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126.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7.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8.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

。41601639.两个特殊的数据类型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)}10.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11.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_HINDEXED

MPI_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

12.MPI_TYPE_CONTIGUOUSMPI_TYPE_CONTIGUOUS(count,oldtype,newtype)参数INcount

复制个数INoldtype

旧数据类型OUTnewtype

新数据类型

CintMPI_Type_contiguous(intcount,

MPI_Datatypeoldtype,

MPI_Datatype*newtype)F77MPI_TYPE_CONTIGUOUS(COUNT,OLDTYPE,

NEWTYPE,IERR)INTEGER

COUNT,OLDTYPE,NEWTYPE,IERR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。13.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)14.MPI_TYPE_VECTORMPI_TYPE_VECTOR(count,blocklen,stride,

oldtype,newtype)Cint

MPI_Type_vector(intcount,intblocklen,

intstride,

MPI_Datatypeoldtype,

MPI_Datatype*newtype)F77MPI_TYPE_VECTOR(COUNT,

BLOCKLEN,

STRIDE,

OLDTYPE,NEWTYPE,IERR)INTEGER

COUNT,BLOCKLEN,STRIDE,

OLDTYPE,NEWTYPE,IERR

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。15.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？16.MPI_TYPE_HVECTORMPI_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17.MPI_TYPE_INDEXEDMPI_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。18.MPI_TYPE_HINDEXEDMPI_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19.MPI_TYPE_INDEXEDMPI_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20.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)21.地址函数MPI_ADDRESS(location,address)

返回指定变量在内存中的“绝对”地址Cint

MPI_Address(void*location,

MPI_Aint*address)F77MPI_ADDRESS(LOCATION,ADDRESS,IERR)<type>

LOCATION(*)INTEGER

ADDRESS,IERR22.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