基于单边通信的MPI通信库优化研究的中期报告

基于单边通信的MPI通信库优化研究的中期报告一、研究背景MPI是一种并行应用程序开发的标准，它被广泛应用于分布式计算和超级计算机中。MPI标准定义了一套API，允许程序员编写并行应用程序，将其分解成多个可并行执行的任务，并在不同的处理器之间进行通信。MPI库提供了标准通信函数，例如MPI_Send和MPI_Recv，以及通信模式（例如同步和异步）。MPI通信库通常采用双边通信方法，即通信的两个进程互相发送和接收消息。在MPI中，通常使用MPI_Send和MPI_Recv来进行点对点通信。单边通信是一种象MPI_Send和MPI_Recv这样的双方通信的简化版本。它的特点是在发形进程中处理内存空间传递，从而允许只有一个进程可以通过消息传递进行通信。MPI单边通信库允许程序员直接访问其他进程的内存空间，实现了一种更为灵活而高效的点对点通信机制，从而减少了由于消息传递所引起的通信开销。二、研究目的当前MPI通信库大多采用双边通信的方式，单边通信方法因其对于进程间通信效率的提升日渐受到研究人员的关注。通过实现基于单边通信的MPI通信库优化研究，可以进一步优化MPI在分布式计算和超级计算机中的通信效率，提高分布式计算和超级计算机的性能。三、研究内容在本研究中，我们将为MPI实现基于单边通信的通信模型。我们计划使用C++编程语言和MPI标准进行实现。我们的实现将包括两个部分：通信域创建和通信操作的实现。通信域创建对于每个通信域，我们将为其提供一个唯一标识符，然后创建一个相应的进程组，然后分配每个进程组中的进程的唯一标识符。为了实现单边通信，我们将使用MPI_Win_create函数来创建一个窗口，窗口将用于指向每个进程中的目标缓冲区。通信操作的实现我们将使用MPI_Win_fence函数来进行同步操作。在这种情况下，进程需要等到其他进程在同步操作之后，才能使用高速缓存来对其他进程进行访问。一旦同步完成，我们将通过将MPI的远程调用转换为本地调用来有效地实现单边通信的过程。为了实现数据传输，我们将使用MPI_Put和MPI_Get函数进行。四、研究计划1、任务分配在阶段I中，我们将实现通信域的创建和基础通信操作的实现。在阶段II中，我们将扩展我们的实现以包括复杂的通信模式，包括集合通信和非阻塞通信。在阶段III中，我们将针对我们的实现进行基准测试和性能评估，并与当前MPI双方通信方法进行比较。2、计划安排I阶段（第1-2个月）：1)选择C++编程语言和MPI标准进行实现。2)实现通信域创建和基础通信操作，包括MPI_Win_create，MPI_Win_fence，MPI_Put和MPI_Get函数。3)运行对于基础通信操作的测试，以确认功能是否正常工作。II阶段（第3-5个月）：1)扩展实现以支持复杂的通信模式，包括集合通信和非阻塞通信，并实现相应通信函数。2)运行对于扩展通信操作的测试，以确认功能是否正常工作。III阶段（第6-7个月）：1)使用基准测试对实现进行性能评估。2)将实现与当前MPI双边通信方法进行比较。3)分析结果，撰写终期报告。五、预期研究成果完成本研究的预期结果包括：1)按照计划安排开发的基于单边通信的MPI通信库。2)与当前MP