05homework

学号:2019301110060 姓名:刘振平 院系:植物科学技术学院

使用点对点通讯计算pi值

  • 统一步长num_step=100000001

线程数

时间

加速比

并行效

1

1.51s

1

1

2

1.52s

0.99

0.496

4

0.77s

1.96

0.49

6

0.54s

2.79

0.46

8

0.39s

3.87

0.48

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "mpi.h"
#define NUM_STEPS 100000001 //定义步长
int main(int argc, char *argv[])
{
  double step;
  int numprocs, myid, source;
  MPI_Status status;            //定义接收消息状态
  double pi = 0.0, sum_tmp[10]; //存储进程计算结果的buffer
  int limits[20];
  step = 1.0 / (double)NUM_STEPS;
  double x, sum,Starttime,Endtime ;

  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myid);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &numprocs);

  MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
  Starttime = MPI_Wtime(); //开始计时
  if (myid == 0)
  {
    /* myid == 0 */
    //余数和平均交给0号进程处理,剩下的平均分
    int avarge, remind;
    //防止sum变量被其他进程污染
    avarge = NUM_STEPS / numprocs;
    remind = NUM_STEPS % numprocs;
    for (int i = 1; i <= avarge + remind; i++)
    {
      x = (i - 0.5) * step;
      sum += 4.0 / (1.0 + x * x);
    }
    sum_tmp[0] = sum * step; //0号进程计算的一部分结果
    for (source = 1; source < numprocs; source++)
    {
      //根据进程id拆分步长,将需要处理的范围发给其他进程
      limits[0] = avarge + remind + 1 + (source - 1) * avarge;
      limits[1] = avarge + remind + source * avarge;
      MPI_Send(limits, 20, MPI_INT, source, 99, MPI_COMM_WORLD); //向其他进程发送计算的范围
    }
   if(numprocs==1){
      printf("计算结果为:\t%1.5f\n", sum_tmp[0]);
   }else{
      MPI_Send(sum_tmp, 20, MPI_DOUBLE, numprocs - 1, 97, MPI_COMM_WORLD); //向最后一个进程发送0号进程的计算结果,只有一个进程会出bug
   }
    Endtime = MPI_Wtime() ;  // 终止计时
    printf("当前进程%d花费时间为:%1.2f\n",myid,Endtime-Starttime);
  }
  else if (myid < numprocs - 1)
  {
    MPI_Recv(limits, 20, MPI_INT, 0, 99, MPI_COMM_WORLD, &status); //从0号进行收集计算的范围
    //printf("%f\n",sum);
     //防止sum变量被其他进程污染
    for (int i = *limits; i <= *(limits + 1); i++)
    {
      x = (i - 0.5) * step;
      sum += 4.0 / (1.0 + x * x);
    }
    sum_tmp[0] = sum * step;
    MPI_Send(sum_tmp, 1, MPI_DOUBLE, numprocs - 1, 98, MPI_COMM_WORLD); //向最后一个进行发送计算结果
  Endtime = MPI_Wtime() ;  // 终止计时
  printf("当前进程%d花费时间为:%1.2f\n",myid,Endtime-Starttime);
  }

  else
  {
    //printf("%f\n",sum);
   Starttime = MPI_Wtime(); //开始计时
    MPI_Recv(limits, 20, MPI_INT, 0, 99, MPI_COMM_WORLD, &status);     //从0号进行收集计算范围
    MPI_Recv(sum_tmp, 20, MPI_DOUBLE, 0, 97, MPI_COMM_WORLD, &status); //收集0号进程的计算结果
     //防止sum变量被其他进程污染
    for (int i =*limits; i <= *(limits+1); i++)
    {
      x = (i - 0.5) * step;
      sum += 4.0 / (1.0 + x * x);
    }
    pi = sum * step+*sum_tmp; //加上0号进程和当前进程的计算结果
    for (source = 1; source < numprocs - 1; source++)
    {
      MPI_Recv(sum_tmp, 1, MPI_DOUBLE, source, 98, MPI_COMM_WORLD, &status);
      pi += *sum_tmp; //加上其他进程的计算结果
    }
    Endtime = MPI_Wtime() ;  // 终止计时
   printf("当前进程%d花费时间为:%1.2f\n",numprocs-1,Endtime-Starttime);
    printf("计算结果为:\t%1.5f\n",pi);
  }

  MPI_Finalize();

}

消息死锁

Proble

输出结果

条件编译

MPI 自定义数据类型

使用集合通信求Pi

使用集合通信求内积

矩阵向量乘积

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