Wprowadzenie, architektury równoległe i obliczenia równoległe, klastry

Materiały:

“Designing and Building Parallel Programs”, Ian Foster, Addison Wesley, 1995 http://wotug.ukc.ac.uk/parallel/books/addison-wesley/dbpp/text/book.html

“MPI: the Complete Reference”, Marc Snir, Steve Otto, Steven Huss-Lederman, David Walker, Jack Dongarra, The MIT Press, 1995 http://www.netlib.org/utk/papers/mpi-book/mpi-book.html

Tutorial z przykładami: http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/tutorial/gropp/talk.html

MPI Forum http://www.mpi-forum.org

Glosariusz funkcji i procedur MPI: http://www-rocq.inria.fr/~kern/MPI/

Strona MPICH (wersja MPI opracowana na Uniwersytecie Michiganhttp://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich

“Obliczenia równoległe i rozproszone”,

Praca zbiorowa pod redakcją Andrzeja Karbowskiegoi Ewy Niewiadomskiej-Szynkiewicz

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskie, 2001

“Using MPI”

William Gropp, Ewing Lusk, Anthony Skjellum,

The MIT Press, Cambridge Massachussetts, London, 1999

“Using MPI2”

William Gropp, Ewing Lusk, Rajeev Thakur,

The MIT Press, Cambridge Massachussetts, London, 1999

Przetwarzanie równoległe

Równoległość procesowa: współpraca elementów, z których każdy wykonuje określone zadanie, służące realizacji wspólnego celu (budowa, duża organizacja)

Równoległość tablicowa: każdy element wykonuje dokładnie takie samo zadanie (musztra, aerobik)

Równoległość potokowa: każdy element wykonuje zadanie inne niż pozostałe ale zawsze to samo (taśma produkcyjna).

O możliwości obliczeń równoległych wspomniano po raz pierwszy na długo przed skonstruowaniem pierwszej praktycznej maszyny obliczeniowej:

"When a long series of identical computations is to be performed, such as those required for the formation of numerical tables, the machine can be brought into play so as to give several

results at the same time, which will greatly abridge the whole amount of the processes." w “Sketch of the Analytical Engine invented by Charles Babbage” by L.F. Menabrea (1842).

…jednak trudności techniczne spowodowały, że praktyczna realizacja rozpoczęła się dopiero w późnych latach 60-tych.

Pierwszy komputer równoległy: ILLIAC IV, Uniwersytet Illinois, USA (lata siedemćdziesiąte).

Wczesne obliczenia równoległe polegały głównie na przetwarzaniu wektorowym i macierzonym.

Obliczenia współbieżne: takie programy, procesy i wątki, które są w trakcie wykonywania w tym samym czasie

Obliczenia równoległe: obliczenia, w których pewne procesy są realizowane jednocześnie na wielu maszynach lub przez wiele procesów czy procesorów

Obliczenia rozproszone: obliczenia realizowane na wielu komputerach połączonych siecią

• obliczenia na klastrach gdzie maszyny są połączone siecią lokalną• obliczenia gridowe gdzie maszyny są połączone siecią rozległą• usługi sieciowe przy użyciu aplikacji dostępnych globalnie

Czym jest komputer równoległy?

Jest to system umożliwiający równoczesne przetwarzanie wielu wątków obliczeniowych.

S

czas

E

S E

Klasyczny komputer Turinga

Komputer równoległy

Motywacja obliczeń równoległych

Potrzeba - konstrukcja szybszych procesorów nie nadąża za rosnącymi potrzebami obliczeń w nauce i technice, ekonomii, zarządzaniu, itp.

Ekonomia - kilka wolniejszych procesorów jest znacznie tańszych (również w eksploatacji), niż jeden superszybki.

Nieprzekraczalne prawa fizyki - w tej chwili w konstrukcji procesorów dochodzi się już do granic wyznaczonych przez prędkość światła i ziarnistą strukturę materii.

Prognoza pogody dla Polski

Pogoda(długość geograficzna, szerokość geograficzna, wysokość, czas)

PogodaR6 (temperatura, ciśnienie, wilgotność, prędkość wiatru (3 liczby))

Reprezentacja: Pogoda(i, j, l, k)

Metoda przewidywania pogody: rozwiązywanie numeryczne równania Naviera-Stokesa metodą siatek przy danych warunkach brzegowych

Założenia:

• obszar Polski przybliżony jest kwadratem 700 700 km

• bierzemy pod uwagę warstwy 15 km atmosfery n.p.m.

• wyznaczenie nowej wartości dla każdej komórki wymaga 100 operacji (100 flop)

• czas wyprzedzenia prognozy – 4 dni

• dyskretyzacja w przestrzeni – 100 m, w czasie – 5 minut

• prognoza musi być wyliczona po 15 minutach

• 1 liczba rzeczywista zajmuje 8 bajtów pamięci

159

92

10847.010012/1/2441035.7

1035.71.0/151.0/700

komórek siatki przestrzennej

operacji zmiennoprzecinkowych

potrzebna moc obliczeniowa

potrzebna pamięć

TB35.0GB35086107.35

TF1flop1094.0s6015/10847.09

1215

Największa odległość procesora od pamięci

m10319.0s100.94/m/s103100.94c/r 6112812

Pamięć 0.35 TB przy architekturze dwuwymiarowej odpowiada siatce 600000 słów

Wymiar liniowy pojedynczej komórki pamięci:

Å3.5m103.510m/61019.3d 1054

Tymczasem na pojedynczym procesorze jesteśmy w stanie osiągnąć 0.5 – 1 GFlopa. Na prognozę pogody za 4 dni musielibyśmy czekać od 1 do 2 tygodni. Lepiej zatrudnić bacę.

Oszacujmy jakie rozmiary musiałaby mieć pojedyncza komórka pamięci, jeżeli wyniki chcielibyśmy dostać za 15 minut…

Zalety obliczeń równoległych

Przyspieszenie obliczeń

Zwiększenie dokładności lub niezawodności

Umożliwienie wykonania obliczeń przekraczających możliwości szybkości lub pamięci maszyn sekwencyjnych

Zastosowanie obliczeń równoległych

Prognoza pogody

Modelowanie zmian klimatu

Przeszukiwanie baz danych

Animacja wysokorozdzielcza

Budownictwo i inżynieria

Hydrodynamika

Modelowanie molekularne

Biologia molekularna

Genetyka i medycyna

Astronomia i kosmologia

Fizyka cząstek elementarnych

http://www.top500.org

Taksonomia architektur równoległych

Single instruction Multiple instruction

Single Instruction Single Data

Single Instruction

Multiple Data

Multiple Instruction Single Data

Multiple Instruction

Multiple Data

Shared Memory

Distributed Memory

Virtual Shared Memory

Single Instruction Multiple Data – pamięć współdzielna – maszyna wektorowa

Operacje na wektorach danych (np. mnożenie skalarne wektorów, sumowanie współrzędnych wektora)

CDC Cyber 205

Cray 1

Cray 2

Cray 3

Fujitsu VPX 2000

Hitachi S3600

Zastosowanie: Przetwarzanie obrazówPrzykłady: ICL Distributed Array Processor (DAP); Thinking Machine Corporation's CM-200

Single Instruction Multiple Data – pamięć rozproszona – tablica procesorów

Multiple Instruction Multiple Data

memory

Pamięć dzielona

Pamięć rozproszonaSGI PowerChallenge

Podana klasyfikacja opisuje architektury wyidealizowane. Bardzo często rzeczywiste maszyny są mieszaniną architektur różnych typów. Przykładem jest architektura wirtualnej pamięci dzielonej (VSM), gdzie każdy procesor posiada swoją własną pamięć, jednak wszystkie procesory posiadają również globalną przestrzeń adresową, do której mają bezpośredni dostęp.

Przykładem maszyny VSM jest Cray T3D.

Schematy połączeń w architekturach rozproszonych

pierścień

sieć torus

hipersześcian

SP2: Architektura

• Klaster maszyn SMP

Interconnect

Memory

CPU

CPU

SP2: Sieć komunikacyjna

• Procesory są dołączone do przełączników; każdy przełącznik łączy 16 procesorów. Takie grupy 16 procesorów są połączone w większą sieć.

Switch Board

Nodes

SP2: parametry sieci komunikacyjnej

• Maksymalna szybkość transmisji: 2.4 GB/s

• Opóźnienie (latency) ok. 2 s.

• Średnia szybkość transmisji: 185 Mbyte/s (1.5GB)

SP2: Konfiguracja I/O

• Nody mają lokalne dyski SCSI.• Wszystkie nody mają równy dostęp do globalnego

równoległego systemu plików (Global Parallel File System; GPFS)

• Komunikacja z GPFS:– Nody do nody na której jest posadowiony GPFS poprzez IP

– Nod na którym jest GPFS do macierzy dyskowej poprzez pętlę SSA (Serial Storage Architecture)

SP2: Konfiguracja I/O

Switch

Switch

GPFS Nodes

Disk Array

Nodes

Klastry

Większość obecnie używanych komputerów równoległych to klastry o architekturze mieszanej. Klaster jest układem niezależnych jednostek obliczeniowych połączonych siecią komunikacyjną. Zwykle każda jednostka posiada niezależną pamięć (jednak jednostka może zawierać kilka procesorów ze wspólną pamięcią). Taki typ architektury równoległej jest bardzo elastyczny.

Klastry

Superklastry: Szybkie procesory + bardzo szybka sieć Klaster BigBen w Pittsburgh Supercomputer Center, JuGene w Forschungszentrum Juelich

Klastry wyspecjalizowane: Szybkie procesory + szybka siećIBM SP2

Profesjonalne klastry typu Beowulf: Szybkie procesory + szybka sieć (>1GB; Myrinet, Giganet)Holk w CI TASK

Standardowe klastry typu Beowulf: Szybkie lub standardowe procesory + standardowa sieć (10-100MB)Większość klastrów PC (matrix, piasek)

Klastry rozproszone: Standardowe procesory połączone siecią Internet folding@home, Clusterix

Szy

bkoś

ć ko

mun

ikac

ji

Pamięć współdzielna

Pamięć rozproszona

Schemat logiczny klastra typu Beowulf

Architektura klastra typu Beowulf

Matrix – klaster PC do obliczeń równoległych w laboratorium H.A. Scheragi

196 dwuprocesorowych komputerów PC (382 procesory)

Nody PIII lub K7 połączone switchem HP 7000 ProCrve.

System operacyjny Linux

Message Passing Interface (MPICH) dla przetwarzania równoległego

Portable Batch System (PBS) dla kontroli zadań

Kompilatory z Portland Group (Fortran 90, Fortran 77, C and C++)

Ekonomia i logistyka obliczeń równoległych

Cele zrównoleglenia i zadania z nim związane

Efektywny kod równoległy powinien zapewnić wykorzystanie wszystkich procesorów przez cały czas (load-balancing) oraz zawierać tylko niezbędną komunikację między procesorami.

Największym problemem jest zawsze dekompozycja algorytmu na podzadania równoległe, które muszą być od siebie niezależne lub słabo zależne. Te podzadania nazywamy ziarnami, które są rozdzielane pomiędzy procesory. Wyróżnia się dwa typy dekompozycji: dekompozycję funkcjonalną oraz dekompozycję danych.

Realizacja powyższego zadania wymaga długiej pracy wysoko wykwalifikowanych programistów.

W ogromnej większości przypadków algorytm nie może być do końca zrównoleglony.

Dekompozycja zadań

Dekompozycja trywialna

Dekompozycja funkcjonalna

Dekompozycja danych

Narzuty związane z obliczeniami równoległymi (overhead): opóźnienie komunikacji (latency), czas komunikacji, synchronizacja, itp.

Dekompozycja trywialna

Algorytm jest złożony z części zupełnie od siebie niezależnych

Przykłady: Wykonanie dużej liczby minimalizacji funkcji, obliczanie średnich metodą Monte Carlo.

W przypadku dekompozycji trywialnej komunikacja między procesorami jest niepotrzebna.

W przypadku dekompozycji funkcjonalnej zadanie zostaje rozbite na bloki, które muszą być dla określonych danych wykonywane sekwencyjnie. Kolejne moduły są realizowane przez różne procesory i przetewarzają po kolei różne dane.

Przetwarzanie obrazu

Dekompozycja funkcjonalna: przetwarzanie taśmowe (pipelining)

Dekompozycja funkcjonalna: farmy zadań

Dane są dzielone na ziarna, którymi zawiaduje wybrany procesor główny (nadzorca). Nadzorca rozdziela dane do przetworzenia pomiędzy robotników (lub niewolników). Po wykonaniu zadania każdy robotnik zwraca wynik do kolektora wyników, którym jest zwykle nadzorca.

Nadzorca

Robotnik 1 Robotnik 2 Robotnik 3 Robotnik 4

Kolektor wyników

Dekompozycja danych

Te same obliczenia są wykonywane przez wszystkie procesory dla różnych części danych

Przykład: Obliczanie energii układu molekularnego

f(1,1,1,1) f(1,1,1,2) f(1,1,1,3) … f(1,1,2,1) f(1,1,2,2) f(1,1,2,3) … …

1

1 1 1],[

, ,

)(mol mol iat jat

ji

n

i

n

ij

n

k

n

llklktype rfE

f(1,1,1,1)

f(1,1,1,2)

…

f(k1,k2,k3,k4)

f(k1+1,k2+1,k3+1,k4+1)

…

f(l1,l2,l3,l4)...

f(n1,n2,n3,n4)

Procesor 1

Procesor 2

.

.

.

Procesor p

Energia całkowita

Współczynnik przyspieszenia

),(

)1,(),(

pnT

nTpnS

Sprawność programu równoległego

),()(

)(),(

pnhnw

nwpn

w(n) – liczba operacji związanych z wykonywaniem obliczeń

h(n,p) – narzuty na komunikacje

• n - wielkość zadania

• p - liczba procesorów

• T(n,p) – czas wykonania

Prawo Amdahla

p – liczba procesorów

n – wielkość zadania

tsingle=T(n,1) – czas wykonania zadania na 1 procesorze

(n) – udział części nie dającej się zrównoleglić

ntn

p

nt

t

tt

tpnS

p

singlesingle

single

serialparallel

single

11

),(

Prawo Gustafsona

''

''

''''

''

)1(),(

parallelserial

serial

parallelserial

parallelserial

tt

ts

psstt

pttpnS

Zwykle maleje ze wzrostem rozmiaru problemu. Jeżeli założymy że tserial jest zawsze stałe (np. na I/O) a liczbę procesorów zwiększamy proporcjonalnie do rozmiaru problemu, przyspieszenie wyraża się następująco (primy oznaczają, że punktem odniesienia są czasy na p procesorach):

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90

99%

90%

80%

100%

p

S(p)

Przypadek gdy (n)=

Dewastujący wpływ synchronizacji na przyspieszenie (symulacje dynamiki molekularnej z wymianą replik)

z synchronizacją

bez synchronizacji

Badania skalowalności

Słaby test skalowalności (weak scalability test): niezależnie od liczby procesorów, każdemu procesorowi przydzielamy zawsze taką samą ilość pracy (tak jak przy wyprowadzaniu prawa Gustafsona).

Silny test skalowalności (strong scalability test): dla każdej liczby procesorów całkowita ilość pracy do wykonania jest stała.

Oprogramowanie do obliczeń równoległych

• System operacyjny

• Języki wysokiego poziomu

• Kompilatory

• Biblioteki procedur numerycznych

• Biblioteki do sterowania zadaniami

• Narzędzia do wspomagania programowania, uruchamiania i profilowania

Paradygmaty programowania równoległego

• Możliwe rzadkie używanie bariery

• Minimalizacja czasu zajmowanego przez mechanizmy synchronizacji (pamięć wspólna)

• Minimalizacja czasu zajmowanego przez mechanizmy komunikacji (pamięć rozproszona)

Stopień ziarnistości obliczeń równoległych

• Ziarnistość opisuje ilość operacji obliczeniowych między punktami synchronizacji

• Ilość danych przypadająca na procesor, częstotliwość komunikacji i synchronizacji

• Grube ziarno, ang. coarse grain

• Drobne ziarno, ang. fine grain

Oprogramowanie do obliczeń równoległych

Maszyny z pamięcią wspólną

• Procesy– Mechanizmy komunikacji międzyprocesowej (IPC)

• Mechanizm wątków (thread)– Tworzenie, niszczenie, identyfikacja, punkty

synchronizacji (zamek, semafor)– Lokalne zmienne wątku

• Dyrektywy kompilatora

• Standard OpenMP

SUBROUTINE MULKJI(A,B,C,N)CC Multiply A=B*C using index order K/J/IC DIMENSION A(N,N),B(N,N),C(N,N)C TIME3=TIMEF() CALL SECOND(TIME1)

CMIC$ DO ALL SHARED(N, A, B, C) PRIVATE(K, J, I) DO 30 K=1,N DO 20 J=1,NCDIR$ IVDEP DO 10 I=1,N A(I,K)=A(I,K)+B(I,J)*C(J,K)10 CONTINUE20 CONTINUE30 CONTINUE

CALL SECOND(TIME2) TIME4=TIMEF() TEMP=(TIME4-TIME3)/1000.0 WRITE(*,’(1X,A,I5,A,G14.6,A,G14.6)’) *'MULIJK - N=',N,' CPU=',TIME2-TIME1,' Elapsed=',TEMP RETURN END

Maszyny z pamięcią lokalną

• High Performance Fortran (HPF) język dyrektyw zrównoleglających (data parallelism)

• Unified Parallel C (UPC)

• Linda: globalna baza danych (tuple space) out,eval,in,inp,rd,rdp

• Parallel Virtual Machine (PVM)

• Message Passing Interface (MPI)

PROGRAM main IMPLICIT NONE INTEGER N PARAMETER (N=1000) INTEGER i, procnum(N), procsum(N), sum1, sum2

!HPF$ DISTRIBUTE PROCNUM(BLOCK) !HPF$ ALIGN PROCSUM(I) WITH PROCNUM(I) FORALL (i = 1:N) procnum(i) = i sum1 = SUM(procnum) PRINT *, 'Sum using global reduction is ', sum1 procsum = 0 DO i = 1, N procnum = CSHIFT(procnum,1) procsum = procsum + procnum END DO sum2 = procsum(1) PRINT *, 'Sum using local shifts is ', sum2 FORALL (i = 1:N) procnum(i) = procsum(i) - procsum(1) END FORALL IF (SUM(procnum) .EQ. 0) THEN PRINT *, 'Array values are the same.' ELSE PRINT *, 'OOPS! Array values are not the same!' ENDIF STOP END

PVM

• 1989 Oak Ridge National Laboratory

• Komputery połączone siecią tworzą równoległą maszynę wirtualną

• Biblioteka procedur i funkcji do tworzenia procesów użytkownika oraz przesyłania komunikatów miedzy procesami

MPI

• 1993 spotkania producentów i użytkowników maszyn równoległych

• Standard interfejsu do przesyłania komunikatów opracowany przez MPI Forum

• MPI jest nadzbiorem funkcji oferowanych przez PVM

• wszystkie procesy maja wspólny kod

Charakterystyka standardowego interfejsu przesyłania wiadomości MPI:

• Kod jest napisany w „zwyczajnym” języku programowania (Fortran 77, Fortran 90, C, C++); przesyłanie wiadomości jest realizowane poprzez wywołanie odpowiednich procedur lub funkcji.

• Wszystkie zmienne są lokalne dla danego procesora; inny procesor może je uzyskać tylko poprzez wymianę wiadomości.

• Zwykle każdy procesor realizuje ten sam program wykonywalny (Single Program Multiple Data; SPMD), jednak występuje podział na procesor (procesory) nadzorujące (master) oraz „robotników” (workers) lub „niewolników” (slaves); realizują one inne fragmenty kodu, niż master.

IF (ME == MASTER) THEN

CALL SUB_MASTER(parametry)

ELSE

CALL SUB_WORKER(parametry)

ENDIF

W celu umożliwienia realizacji innych części kodu przez dany procesor lub grupę procesorów, każdy procesor ma własny identyfikator (0, 1, ..., NPROC-1).

Konstrukcja systemu przesyłania wiadomości

                                                                                                             

Definicja i konstrukcja wiadomości

Wiadomość: pakiet danych przemieszczających się między procesorami.Podobnie jak list czy faks, oprócz właściwych przesyłanych danych musi ona być opakowana w „kopertę” (zawierać nagłówek) umożliwiający jej dostarczenie do właściwego odbiorcy:

                                                            

Koperta musi zawierać następujące informacje dla systemu przesyłania wiadomości:

• Procesor wysyłający • Lokalizacja źródła wiadomości • Typ przesyłanych danych • Długość przesyłanych danych • Procesor(y) odbierające • Lokalizacja odbiorcy wiadomości • Wielkość buforu odbiorcy

Rodzaje przesyłania wiadomościW zależności od zachowania nadawcy po wysłaniu wiadomości, przesyłanie dzielimy na:

• Asynchroniczne (asynchronous send) - nadawca wysyła wiadomość i nie interesuje się jej

dalszymi losami. Można to porównać do wysłania okolicznościowej kartki do dalszego znajomego. • Synchroniczne - (synchronous send) nadawca żąda potwierdzenia dotarcia wiadomości.

W zależności od dalszej jego akcji dalszy podział jest następujący:

• Wstrzymujące (blocking send) - nadawca wstrzymuje dalszą akcję do czasu potwierdzenia dotarcia wiadomości (można to porównać z wysyłaniem faksu lub rozmową telefoniczną). W MPI ten tryb wysyłania wiadomości jest standardem.

• Niewstrzymujące (nonblocking send) - nadawca po wysłaniu wiadomości może

wykonywać coś innego, po czym sprawdza, czy wiadomość dotarła.

Realizacja operacji „niewstrzymujących” jest kontynuowana po powrocie do programu wywołującego. Po każdej instrukcja przesyłania „niewstrzymującego” powinna następować odpowiadająca jej instrukcja oczekiwania na potwierdzenie odbioru wiadomości. Jeżeli instrukcja oczekiwania jest kolejną instrukcją po instrukcji wysłania, jest to równoważne przesyłaniu ``wstrzymującemu''

Asynchroniczne wysyłanie wiadomości (nadawca jedynie wie, że wiadomość została wysłana)

                                                                                   

Synchroniczne przesyłanie wiadomości (nadawca otrzymuje potwierdzenie dotarcia wiadomości)

                                                                    

„Niewstrzymujące” przesyłanie wiadomości ( nonblocking send)

                                                                               

Komunikacja zbiorowa (kolektywna) W MPI podstawowym trybem komunikacji jest tryb międzypunktowy „od procesora do procesora”. Dla ułatwienia pisania złożonych programów równoległych, które wymagają zebrania danych od wszystkich procesorów, rozesłania danych przez „nadzorcę” do „robotników”, synchronizacji procesorów, itp. wprowadzono tryb komunikacji zbiorowej, realizowany przez odpowiednie procedury MPI. Trzy najczęściej spotykane sytuacje: synchronizacja, broadcast (rozesłanie danych) i redukcja (zgrupowanie danych) są zilustrowane na poniższych rysunkach.

Bariera - synchronizacja procesów

                                                    

Broadcast - jeden procesor przesyła dane do pozostałych

                                                                                                  

Redukcja - procesory przekazują dane do jednego, np. w celu ich zsumowania

                                                      

Kompilacja z użyciem bibliotek MPINajprościej: użyć odpowiedniego skryptu wywołującego kompilator z dołączaniem

bibliotek MPI:

mpif77 - Fortran 77 mpicc - CmpiCC - C++

Poniżej podany jest przykład linii polecenia dla kompilacji kodu źródłowego programu hello w Fortranie 77.

mpif77 -o hello hello.f Makefile

FC = /usr/bin/g77INSTALL_DIR=/opt/scaliFFLAGS = -c ${OPT} -I$(INSTALL_DIR)/includeLIBS = -L$(INSTALL_DIR)/lib_pgi -L$(INSTALL_DIR)/lib -lmpi -lfmpi

.SUFFIXES: .f

.f.o: ${FC} ${FFLAGS} $*.fhello: hello.o ${FC} -o hello $(LIBS) hello.o

Pisanie kodów żródłowych z użyciem MPI - inicjalizacja, zakończenie, informacje o przydzielonych procesorach.

W każdym żródle muszą się znaleźć definicje zawarte w pliku mpi.h (C) lub mpif.h (Fortran); plik ten musi być zaspecyfikowany jako pierwszy plik include. Program musi zawsze zawierać instrukcję inicjalizacji MPI (MPI_Init) i zakończenia MPI (MPI_Finalize). Komunikacja między procesorami oraz inne funkcje MPI są realizowane poprzez wywołanie odpowiednich procedur.

Ogólna postać wywołania procedur MPI jest następująca:

C: ierr = MPI_Xyyyyy( parametry )

lub

MPI_Xyyyyy( parametry )

Zmienna ierr typu int jest kodem wyjścia z procedury; 0 oznacza zakończenie poprawne. Należy zwrócić uwagę, że nazwa procedury MPI zaczyna się od MPI_X, gdzie X jest pierwszą literą nazwy procedury (zawsze duża litera); dalsza część nazwy jest pisana małymi literami.

Fortran (77 lub 90): CALL MPI_XYYYYY( parametry, IERROR )

Podobnie jak w wersji C, IERROR (zmienna typu INTEGER) jest kodem wyjścia. Zgodnie z konwencją Fortranu, wielkość liter w nazwie procedury nie odgrywa roli.

Przykład programu z użyciem bibliotek MPI (C):

#include "mpi.h"#include <stdio.h>

int main( argc, argv )int argc;char **argv;{ int rank, size;

MPI_Init( &argc, &argv );

MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &rank );

MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size );

printf( "Hello world! I'm %d of %d\n",rank, size );

MPI_Finalize();

return 0;}

Przykład programu z użyciem bibliotek MPI (Fortran 77):

program main include "mpif.h" integer rank, size

call MPI_Init( ierr )

call MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, rank, ierr )

call MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, size, ierr )

print 10, rank, size

call MPI_Finalize(ierr);

10 format("Hello world! I'm",i3," of",i3) return end

program main include 'mpif.h' integer rank, size, to, from, tag, count, i, ierr integer src, dest integer st_source, st_tag, st_count integer status(MPI_STATUS_SIZE) double precision data(100)

call MPI_INIT( ierr ) call MPI_COMM_RANK( MPI_COMM_WORLD, rank, ierr ) call MPI_COMM_SIZE( MPI_COMM_WORLD, size, ierr ) print *, 'Process ', rank, ' of ', size, ' is alive' dest = size - 1 src = 0 if (rank .eq. src) then to = dest count = 10 tag = 2001 do 10 i=1, 10 10 data(i) = i call MPI_SEND( data, count, MPI_DOUBLE_PRECISION, to, + tag, MPI_COMM_WORLD, ierr ) else if (rank .eq. dest) then tag = MPI_ANY_TAG count = 10 from = MPI_ANY_SOURCE call MPI_RECV( data, count, MPI_DOUBLE_PRECISION, from, + tag, MPI_COMM_WORLD, status, ierr ) print *, rank, ' received', (data(i),i=1,10) endif

call MPI_FINALIZE( ierr ) end

#include "mpi.h"#include <stdio.h>

int main( argc, argv )int argc;char **argv; { int rank, size, to, from, tag, count, i, ierr; int src, dest; int st_source, st_tag, st_count; MPI_Status status; double data[100]; MPI_Init( &argc, &argv ); MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &rank ); MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &size ); printf("Process %d of %d is alive\n",rank,size); dest = size - 1; src = 0; if (rank == src) { to = dest; count = 10; tag = 2001; for (i=0;i<10;i++) { data[i] = i+1; } MPI_Send( data, count, MPI_DOUBLE_PRECISION, to,tag, MPI_COMM_WORLD ); }else if (rank == dest) { tag = MPI_ANY_TAG; count = 10; from = MPI_ANY_SOURCE; MPI_Recv( data, count, MPI_DOUBLE_PRECISION, from,tag, MPI_COMM_WORLD, &status ); printf("%d received ",rank); for (i=0;i<10;i++) printf ("%10.5f",data[i]); printf("\n"); } MPI_Finalize(); return 0;}