Організація віртуальних топологій паралельних обчислень за допомогою функцій парного обміну стандарту MPI

Лабораторна робота №3

Тема:  організація віртуальних топологій паралельних обчислень за допомогою функцій парного обміну стандарту MPI.

Мета: 

• дати уявлення про паралельні MPI-програми, що налаштовуються на розмір обчислювальної системи, як на параметр;
• закріпити практичне освоєння функцій парних взаємодій між гілками паралельної програми;
• організувати конкретну схему передачі повідомлень;
• закріпити практичне освоєння функцій парних взаємодій між гілками паралельної програми.

Хід роботи:

1. Повторити основні функції колективного обміну повідомленнями стандарту MPI.
2. Пройти в дистанційній освіті тест «Основи MPI».
3. Виконати завдання 1.
4. Виконати завдання 2.
5. Для заданого n і заданої топології процесів (див. варіанти) за допомогою ПАРНИХ ФУНКЦІЙ ОБМІНУ здійснити обмін даними.
6. Виконати написану паралельну програму для різних початкових даних.

g[pic 1]

Рис.1. Схема кільцевих зсувів даних

Завдання 1.  Програмування одночасних кільцевих зсувів даних

 Всі гілки одночасно пересилають деякі свої дані гілкам з номерами на одиницю більшими, ніж гілки, що передають. Тобто пересилка інформації здійснюється вздовж кільця комп'ютерів (рис.1).

Завдання 2.  Програмування конвеєра

Гілка 0 пересилає деякі дані гілці 1, гілка 1 прийняті дані передає гілці 2, гілка 2 прийняті дані передає гілці 3 і так далі по ланцюжку збільшення номерів. І, нарешті, гілка 0 приймає дані, що пересилаються, від гілки size-1 і виводить на екран свій номер і прийняті дані. Тобто, здійснюється пересилка інформації по кільцю комп'ютерів.

Вміст звіту:

1. Записати лише різницю в коді програм для завдання1 і Завдання2.
2. Завдання за варіантом.
3. Алгоритм вибору шляху передачі повідомлень.
4. Лістинг програми.
5. Результати виконання програми.

Контрольні запитання:

1. Які існують  способи обміну даними в MPI-програмах?
2. Опишіть синтаксис парного обміну повідомлень.
3. Що таке топологія обчислювальної системи?
4. Які існують топології з’єднання процесорів в обчислювальних системах?
5. Що таке обчислювальні  системи із реконфігурованою топологією?
6. Наведіть  можливі модифікації топології обчислювальної системи, завдяки виключенню певних зв’язків, якщо стартова топологія системи: а) тор, б) гіперкуб в) кільце.
7. Наведіть зразки ефективного підбору зв’язки «задача - топологія обчислювальної системи».
8. Наведіть приклад обчислювальної задачі, для якої підходить схема обміну повідомленнями із завдання на варіантом.
9. В які ще схеми може бути легко модифікована схема обміну повідомленнями задана варіантом?
10. Обмін повідомленнями – перевага чи недолік паралельного програмування?
11. Обмін повідомленнями можливий при застосуванні синхронного чи асинхронного програмування?
12. Чи доцільно було б для виконання завдання використовувати колективні команди обміну повідомленнями стандарту  MPI.

Варіанти

1. Топологія процесів – повнозв’язна система з n процесів (рис. 1). За допомогою функцій обмінів здійснити: передачу даних від кожного процесу кожному.

[pic 2]

        Рис.1. Топологія «повнозв’язна        Рис. 2. Топологія «зірка»

          система» при n = 4                         при n = 5

2. Топологія процесів – «зірка» з n процесів (рис.2). За допомогою функцій обмінів здійснити:  передачу даних від процеса № i процесу № j, де 0 < i, j ≤ n. Номери процесів задаються користувачем.