Стандарт MPI определен для двух языков: Фортрана и C (вариант для языка С может быть использован без каких-либо изменений и в программах на языке C++). До версии 2.2 стандарт MPI содержал также объектно-ориентированный вариант библиотеки MPI для языка C++, но затем данный вариант был исключен из стандарта. Имеются реализации MPI для других языков (например, для языка C#), однако в подавляющем большинстве ситуаций параллельные программы, использующие технологию MPI, разрабатываются на языках C/С++ и Фортран.

Для того чтобы достичь максимальной эффективности, параллельные программы должны выполняться на суперкомпьютерах или вычислительных кластерах, позволяющих эффективно распределить запускаемые процессы по процессорам суперкомпьютера или узлам кластера. Однако для начального изучения возможностей технологии MPI вполне достаточно использовать локальный компьютер, запуская на нем все процессы параллельного приложения. Ожидать в такой ситуации существенного выигрыша в быстродействии алгоритмов не приходится, но с помощью подобных учебных программ можно познакомиться с механизмами MPI и опробовать их в действии. Именно с этой целью и был разработан электронный задачник по параллельному программированию Programming Taskbook for MPI-2 (PT for MPI-2).

Задачник PT for MPI-2 позволяет разрабатывать параллельные программы на языке C++ с применением интерфейса MPI для языка C. Дополнительные возможности языка C++ используются, в основном, для более удобной организации ввода-вывода (с применением потоков), хотя в некоторых ситуациях оказываются удобными и другие средства C++, например шаблонные функции (см. задания MPI2Send22–25). Поскольку задачник PT for MPI-2 является специализированным дополнением для универсального задачника по программированию Programming Taskbook, он может использоваться совместно со всеми средами программирования для языка C++, которые поддерживает базовый задачник. Для версии 4.17 базового задачника Programming Taskbook, начиная с которой к нему можно подключать задачник PT for MPI-2, это среды Microsoft Visual Studio 2008–2017 и Code::Blocks версии 13 и выше.

Таким образом, прежде всего на компьютере должна быть установлена одна из указанных сред программирования.

Однако для запуска параллельных программ, разработанных на основе технологии MPI, наличия среды программирования (даже при условии подключения дополнительных библиотек MPI) недостаточно. Необходима система, позволяющая запускать процессы параллельной программы и обеспечивающая обмен сообщениями между ними. Одной из популярных свободно распространяемых систем поддержки MPI является система MPICH, разрабатываемая в Аргоннской национальной лаборатории США. Задачник PT for MPI-2 может использоваться совместно с двумя версиями данной системы для Windows:

MPICH 1.2.5 (ftp://ftp.mcs.anl.gov/pub/mpi/nt/mpich.nt.1.2.5.exe), поддерживает стандарт MPI 1.2;
MPICH2 1.3 (http://www.mpich.org/static/downloads/1.3/mpich2-1.3-win-ia32.msi), поддерживает стандарт MPI 2.1.

При использовании системы MPICH 1.2.5 можно выполнять только те задания, которые предназначены для изучения средств MPI стандарта 1.x. Система MPICH2 1.3 позволяет выполнять все задания, входящие в задачник PT for MPI-2.

Для установки MPICH 1.2.5 достаточно запустить установочный файл и следовать его рекомендациям (система по умолчанию устанавливается в подкаталоге MPICH каталога Program Files для 32-разрядных программ).

Для корректной установки системы MPICH2 необходимо запустить установочный файл mpich2-1.3-win-ia32.msi с правами администратора. Если соответствующий пункт контекстного меню для данного файла отсутствует, то можно, например, запустить командную строку с правами администратора («Пуск | Все программы | Стандартные | Командная строка», использовать команду «Запуск от имени администратора» из контекстного меню данной программы), а в ней осуществить запуск установочного файла mpich2-1.3-win-ia32.msi. При наличии на компьютере файлового менеджера FAR удобнее запустить с правами администратора эту программу, и в ней выполнить запуск установочного файла. Если при установке системы MPICH2 не использовать права администратора, то установка пройдет нормально, однако при попытке запуска параллельного приложения с помощью программы mpiexec.exe будет выведено сообщение «Unknown option: -d», вызванное тем, что система не сможет запустить менеджер процессов smpd.exe, входящий в состав MPICH2. По умолчанию система MPICH2 устанавливается в подкаталоге MPICH2 каталога Program Files для 32-разрядных программ.

Примечание. Иногда возникает ситуация, когда система Windows начинает блокировать вызов компонентов системы MPICH2, обеспечивающих запуск программ в параллельном режиме. В этом случае обычно бывает достаточно переустановить систему MPICH2, запустив установочную программу и выбрав в ней вариант «Repair MPICH2». Некоторые виды антивирусных приложений также могут пытаться блокировать выполнение параллельных программ, считая их подозрительными.

После того как среда программирования для C++ и система MPICH установлена, следует установить базовый вариант электронного задачника Programming Taskbook версии не ниже 4.17 и электронный задачник PT for MPI-2 (в указанном порядке). Установочные программы для этих задачников можно скачать с сайта электронного задачника ptaskbook.com (либо в разделе «Скачивание дистрибутивов», либо на главных страницах разделов «Главная» и «PT for MPI-2». На главной странице раздела «PT for MPI-2» содержатся также ссылки для скачивания дистрибутивов обеих версий системы MPICH, поддерживаемых задачником PT for MPI-2.

После установки базового варианта задачника на экране появится окно программы PT4Setup, в котором будут перечислены все среды программирования, в которых может использоваться задачник. После установки задачника PT for MPI-2 в этом окне дополнительно появятся те версии системы MPICH, которые обнаружены на компьютере.

При наличии двух версий MPICH одна будет активной, а другая (с затененным флажком)— — временно отключенной. Для активизации другой версии MPICH следует выполнить щелчок на ее затененном флажке.

После установки всех указанных программ можно приступать к выполнению заданий из задачника PT for MPI-2.

Будем считать для определенности, что при выполнении заданий используется среда Microsoft Visual Studio .NET 2015, а в качестве активной версии системы MPICH выбрана версия MPICH2 1.3.

Разработка сайта:
М. Э. Абрамян, В. Н. Брагилевский

Последнее обновление:
01.01.2024