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MPICH2在Windows系统VisualStudio2010的环境搭建本机运行环境：机器型号：联想G450处理器：Pentium（R）Dual-CoreCPUT4200@2.00GHz运行内存（RAM）：2GB操作系统：Windows7(32位)程序开发环境：VisualStudio2008MPI版本：mpich2-1.3.2p1-win-ia32安装程序MPI的编译和运行对于简单的程序，可以使用专门的编译命令。对于大的项目，最好使用标准的Makefile。MPICH提供的编译命令有mpicc和mpif77，它们分别是C和Fortran的编译命令:mpicc-ofirstfirst.cmpif77-ofirstfirstf.f对于编译得到的目标程序，运行的命令为：mpirun–archxxx–npyyyfirst其中xxx为machines.arch的arch，yyy为申请的进程数目。MPICH的安装和配置文中使用的MPICH2安装文件是mpich2-1.4-win-ia32()，在Windows下安装MPICH2比较简单，但是要有Microsoft.NETFramework的支持。安装基本上只要单击“Next”即可。在安装过程中会提示输入进程管理器的密码，这个密码被用来访问所有的程序，这里使用的密码为admin。如果是多台机器执行mpi，那么这多台机器上必须配置相同的mpi用户，就是新用户的用户名和密码必须相同。安装完成后，安装目录下的include子目录包含了编程所需要的所有头文件，lib子目录包含了相应的程序库，而子目录bin则包含了MPI在Windows下面必须的运行程序。运行时需要的动态链接库被安装在了Windows系统目录中。在Windows平台下可以使用MicrosoftVisualStudio来开发MPI程序。首先，下载mpich2，并进行安装。本机的安装路径为：C:\ProgramFiles\MPICH2。之后配置系统环境变量，计算机-属性-高级-环境变量-Path,如下图：在系统中新创建一个用户,计算机-管理-右键用户-新用户,如下图：ID:zhangPassword:zhang运行wmpiregister.exe，配置mpi使用这个新创建的用户，点击填入用户名和密码，然后点击register，如下图：用win32控制台应用程序新建一个MYMPI项目，将MPICH2安装目录下的include子目录加入到头文件目录中。在MYMPI项目属性－配置属性－VC++目录对话框中添加include子目录，如下图：再用相同的方法将MPICH2\lib加入到库文件目录中，如下图:同样方法，配置程序，连接mpi库，如下图：为了避免名字冲突，需要在预编译头文件stdafx.h中加入#inlcudempi.h语句。现在就可以在主程序文件中编写MPI程序了，MPI的开发环境配置完毕。在Windows下运行MPI程序按照上面配置好开发环境之后，在MYMPI.CPP文件中输入下面的程序。在项目属性的“配置属性”－“常规”项中的“字符集”设置为“未设置”。一般的MPI程序设计流程图：退出MPI系统程序参数说明进入MPI系统，通信器MPI_COMM_WORLD形成CallMPIInit()CallMPI_Comm_rank()CallMPI_Comm_size()建立新的通信器、定义新的数据类型和进程拓扑结构应用程序实体：1．计算控制程序体；2．进程间通信；CallMPI_Finalize()End然后编写测试程序：#includestdafx.h#includempi.h#includeiostreamusingstd::cout;usingstd::endl;int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[]){intrank,size;MPI_Init(&argc,&argv);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&size);printf(HelloWorldfromthread%dof%d\n,rank,size);MPI_Finalize();return0;}这个程序比较简单，在函数MPI_Init()和MPI_Finalize()之间是程序并行执行的地方，MPI_Init()、MPI_Comm_rank()、MPI_Comm_size()和MPI_Finalize()，这四个函数是MPI中最重要和最常用的函数。下面分别说明：（1）MPI_Init和MPI_FinalizeMPI_Init用来初始化MPI执行环境，建立多个MPI进程之间的联系，为后续通信做准备。而MPI_Finalize则是结束MPI执行环境。这两个函数就是定义MPI程序的并行区的，除了检测是否初始化的函数之外，不应该在这两个函数定义的区域外调用其它MPI函数。这两个函数都返回整型值，标识函数是否调用成功。（2）MPI_Comm_rankMPI_Comm_rank函数就是用来标识各个MPI进程的，给出调用该函数的进程的进程号。MPI_Comm_rank返回整型的错误值，需要提供两个参数：MPI_Comm类型的通信域，标识参与计算的MPI进程组。上面例子中使用的是MPI_COMM_WORLD，这个进程组是MPI实现预先定义好的进程组，指的是所有MPI进程所在的进程组。如果想要申请自己的特殊的进程组，则需要通过MPI_Comm定义并通过其它MPI函数生成。&rank返回调用进程中的标识号。MPI还定义了另一个进程组MPI_COMM_SELF,只包含各个进程自己的进程组。（3）MPI_Comm_size这个函数则用来标识相应进程组中有多少个进程，它也有两个参数：MPI_Comm类型的通信域，标识参与计算的MPI进程组。上面的例子中用的是MPI_COMM_WORLD。&size返回相应进程组中的进程数。运行这个程序，运行结果如图3-4,按照并行执行的方式，上面程序运行结果应该打印两行文字信息，为：HelloWorldfromthread0of2HelloWorldfromthread1of2编译运行这个程序，如下图：：本机系统环境变量OMP_NUM_THREADS值是2，但是运行结果确只打印了一行，显然函数MPI_Init和MPI_Finalize之间的代码仅被一个线程串行执行了。MPI程序若要被正确运行，需要使用MPICH2安装目录下的运行工具MPIEXECwrapper运行用VS2005生成的exe文件。启动这个程序，程序的界面如图在“Application”栏中选择要运行的exe程序，在“Numberofprocess”栏中选择要运行程序的线程数，然后单击“Execute”按钮运行程序。运行上面的示例程序，输出结果如图所示4线程分别执行MPI_Init和MPI_Finalize之间的代码，打印4行信息，程序执行结果正确。MPI的点对点通信有消息传递功能的并行程序，消息传递是MPI编程的核心功能，掌握了MPI消息传递编程方法就掌握了MPI编程的核心。点对点通信是MPI程序的基础，MPI_Send和MPI_Recv是两个最重要的函数。这两个函数的标准形式是：intMPI_Send(buf,counter,datatype,dest,tag,comm)参数作用如下：buf：发送缓冲区的起始地址，可以是数组或结构指针count：非负整数，发送的数据个数datatype：发送数据的数据类型dest：整型，目的的进程号tag：整型，消息标志comm：MPI进程组所在的通信域这个函数返回整型的错误码，它的含义是向通信域中的dest进程发送数据，数据存放在buf中，类型是datatype，个数是count，这个消息的标志是tag，用以和本进程向同一目的进程发送的其它消息区别开来。intMPI_Recv(buf,count,datatype,source,tag,comm,status)参数作用如下：buf：接收缓冲区的起始地址，可以是数组或结构指针count：非负整数，最多可接收的数据个数datatype：接收数据的数据类型source：整型，接收数据的来源，即发送数据进程的进程号tag：整型，消息标识，应与发送操作的消息标识相同comm：消息接收进程所在的通信域status：MPI_Status结构指针，返回状态信息这个函数返回整型的错误码，它的含义是进程从comm域中source进程接收标签号为tag的数据，并保存到buf中。接收缓冲区buf的大小不能小于发送过来的消息的长度。否则会由于数组越界导致程序出错。参数status是MPI_Status类型的，status主要显示接收函数的各种错误状态。通过访问status.MPI_SOURCE、status.MPI_TAG和status.MPI_ERROR就可以得到发送数据的进程号、使用的标签以及接收操作的错误代码。另外，还可以使用函数MPI_Get_count来获得实际接收到的数据项数。MPI_Get_count的标准定义为：intMPI_Get_count(MPI_Status*status,MPI_Datatypedatatype,int*count);将实际接收到数据项数存放到count中。下面用一个程序说明上面提到的函数的使用方法。函数MPI_Get_processor_name用于获得计算机名，并存放在processor_name中，长度为namelen，宏定义MPI_MAX_PROCESSOR_NAME是机器名的最大长度。这个程序的完成的任务是使进程i发送数据给进程i+1，并等待由进程i-1发送来的数据。最后一个进程则发送数据给进程0。群体通信群体通信意味着一个通信子中的所有进程调用同一例程，所有的群体操作都是阻塞的，它包括如下一些：●同步(barrier)●从一个进程到本组内的所有进程的播送(broadcast)(如图3.3的(a))●从本组所有处理收集数据到一个进程(gather)(如图3.3的(b))●从一个进程分散数据到本组内的所有进程(sactter)(如图3.3的(b))●将gather的数据不是送到某一进程，而是要送到所有本组内的进程(allgather)(如图3.3的(c))●组内的多对多的分散/收集(alltoall)(如图3.3的(d))●求和，最大值，最小值及用户定义的函数等的reduce操作●scan或prefix操作databroadcast(a)A0A0A0A0A0A0A0A1A4A0A5A2A3scattergather(b)A1A4A0A5A2A3图3.3群体操作的图例1、同步intMPI_Barrier(MPI_Commcomm)它使得调用者阻塞，直到该通信子内所有进程都调用它。2、广播intMPI_Bcast(void*buffer,intcount,MPI_Datatypedatatype,introot,MPI_Commcomm);所有进程使用同一计数、数据类型、根和通信子。在操作前，根缓冲区包含一个消息。操作后，所有缓冲区包含来自根进程的消息。3、散播intMPI_Scatter(void*sndbuf,intsndcnt,MPI_Datatypesndtype,void*rcvbuf,intrcvcnt,MPI_Datatypercvtype,introot,MPI_Commcomm);所有进程使用同一计数、数据类型、根和通信子。在操作前，根发送缓冲区包含长度为`sndcnt*N'的消息，这里N是进程数目。操作后，相等地划分消息，并且分散到随后标识数序的所有进程（包括根）。4、归约intMPI_Reduce(void*sndbuf,void*rcvbuf,intcount,MPI_Datatypedatatype,MPI_Opop,intr