计算流体力学讲义2013第13讲MPI并行程序设计（1）李新亮lixl@imech.ac.cn；力学所主楼219；82543801知识点：MPI程序的运行机制——拷贝N份，给每个进程一份MPI的基本库函数——6个库函数“对等式”编程方法——站在单个进程的角度思考1讲义、课件上传至www.cfluid.com(流体中文网）->“流体论坛”->“CFD基础理论”CopyrightbyLiXinliangCopyrightbyLiXinliang2Part1:基本概念及MPI并行编程入门1.并行计算基本概念2.MPI并行编程入门1）MPI简介2）MPI的基本函数及消息传递3）MPI的常用函数4）对等式编程思想的举例说明——全收集、矩阵相乘一、基本概念全球气候变化图1-1系统速度天气预报72小时油藏建模机翼设计物体特性分析年后19951991198019881993存储器容量48结构生物学药物设计化学动力学1000GB100GB10GB1GB100MB10MB小时天气预报100Mflops1Gflops10Gflops100Gflops1Tflops人类基因湍流飞行动力学海洋环流粘滞流体动力学超导建模半导体建模视觉量子染色动力学3维等离子体建模1.并行计算机简介大规模并行计算——超级计算（Supercomputing)/高性能计算(HPC)为何需要超级计算？•应用领域的巨大计算需求•单CPU的计算能力有限应用对计算资源的需求3CopyrightbyLiXinliang●CFD的计算资源依赖性计算量大——流动的多尺度性（湍流）大飞机全部流动细节完全分辨：最小尺度：m~mm量级；计算网格：1012-1016;需计算量：~1020-30；工程需求：8个小时之内完成计算预计：LES：2045年；DNS:2080年最大尺度~mmm几种我们常见的并行计算机CPUCPUCPU…总线或交叉开关Memory((a)SMP,a)SMP,物理上单一地址空间物理上单一地址空间CPUCPUCPU…定制网络LMLMLM虚拟分布共享存储(DSM)((b)DSM,b)DSM,逻辑上单一地址空间逻辑上单一地址空间P/CP/CP/C…定制/标准网络LMLMLM((c)Cluster/COW,c)Cluster/COW,物理物理//逻辑上多地址空间逻辑上多地址空间SMPMPPMPP…WANLMDSMSM((d)Grid(ClusterofClusters)d)Grid(ClusterofClusters)并行计算机体系结构5CopyrightbyLiXinliang内存带宽瓶颈访存冲突机制控制复杂虚拟共享存储“NUMA”访存冲突机制控制复杂克服了访存冲突及内存瓶颈访存的局部性——对网络要求不严各系统的性能210021002100210021002100210021002100单处理器共享存储局域并行机群广域并行机群GFLOPS6CopyrightbyLiXinliang低价格可扩展自行搭建的简易机群7CopyrightbyLiXinliang并行机群：搭建简单——简单的局域网并行机群=局域网早期作者搭建的简易机群...
