Parallele Programmierung mit MPI: ein Praktikum
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Berlin
Logos-Verl.
1997
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AUF
EINEN
BLICK
1
VORWORT
.
7
2
EINLEITUNG
.
8
3
GRUNDLAGEN
.
10
MASCHINENMODELL
YY
ALGORITHMENANALYSE
YY
C
UND
MPI
YY
ERSTE
EXPERIMENTE
YY
EINFACHE
KOMMUNIKATION
4
ZELLULARAUTOMATEN
.
37
DATENZERLEGUNG
YY
NICHTBLOCKIERENDE
KOMMUNIKATION
YY
VERDECKEN
VON
KOMMUNIKATIONSZEITEN
YY
ENTKOPPLUNG
VON
BERECHNUNGEN
5
LINEARE
ALGEBRA
.
62
MATRIXMULTIPLIKATION
NACH
CANNON
YY
MATRIX-VEKTOR-MULTIPLIKATION
YY
KOLLEKTIVE
OPERATIONEN
6
SORTIERALGORITHMEN
.
77
ODD-EVEN-TRANSPOSITION-SORT
YY
SAMPLE-SORT
YY
QUICKSORT
YY
GEPUF
FERTE
KOMMUNIKATION
YY
PRAEFIXOPERATIONEN
7
LASTVERTEILUNG
.
94
STATISCHE
LASTVERTEILUNG
YY
MASTER-WORKER-SCHEMA
YY
ZUFAELLIGES
AN
FRAGEN
A
RECHNERBENUTZUNG
.
114
LINUX
YY
IBM
SP
B
FEHLERSUCHE
.
119
C
MPI
UND
FORTRAN
.
122
D
MPI-2
.
124
EINSEITIGE
KOMMUNIKATION
YY
PARALLELE
EIN-/AUSGABE
YY
THREADS
INHALTSVERZEICHNIS
1
VORWORT
7
2
EINLEITUNG
8
3
GRUNDLAGEN
10
3.1
NACHRICHTENGEKOPPELTE
PARALLELRECHNER
.
10
3.2
ANALYSE
PARALLELER
ALGORITHMEN
.
12
3.3
PROGRAMMIERUNG
MIT
MPI
.
14
3.4
ERSTE
GEHVERSUCHE
.
18
3.4.1
HELLO
WORLD
I
.
18
3.4.2
ERSTE
FORTSCHRITTE:
HELLO
WORLD
II
.
21
3.5
KOMMUNIKATION
UND
ZEITMESSUNG
.
23
3.5.1
ENDLICH
KOMMUNIKATION:
PINGPONG
.
.
23
3.5.2
MPI:
ZEITMESSUNG
UND
SYNCHRONISATION
.
29
4
ZELLULARAUTOMATEN
37
4.1
EINLEITUNG
.
37
4.2
DAS
AUTOMATENMODELL
UND
BEISPIELE
.
38
4.2.1
DIE
DEFINITION
VON
ZELLULARAUTOMATEN
.
38
4.2.2
EINE
(FAST-)MAJORITAETSREGEL
.
40
4.2.3
LIFE
.
41
4.3
ZWEI
SEQUENTIELLE
SIMULATIONSPROGRAMME
.
42
4.3.1
DIE
EINFACHE
VARIANTE
.
42
4.3.2
GRAPHISCHE
DARSTELLUNG
VON
KONFIGURATIONEN
. 44
4.3.3
DIE
SCHNELLE
VARIANTE
.
44
4.4
PARALLELISIERUNG
DURCH
DATENZERLEGUNG
I
.
46
4.4.1
EINDIMENSIONALE
PROBLEMZERLEGUNG
.
46
4.4.2
MPI:
DIE
KOLLEKTIVE
OPERATION
MPI_GATHER
.
48
4.4.3
MPI:
SYNCHRONES
SENDEN
.
49
4.4.4
MPI:
KOMBINIERTES
SENDEN/EMPFANGEN
.
50
4.5
PARALLELISIERUNG
DURCH
DATENZERLEGUNG
II
.
52
4.5.1
MPI:
NICHTBLOCKIERENDE
KOMMUNIKATION
.
52
4.5.2
VERDECKUNG
VON
KOMMUNIKATION
DURCH
BERECHNUNG
.
55
INHALTSVERZEICHNIS
5
4.5.3
ENTKOPPLUNG
VON
BERECHNUNGEN
.
56
4.5.4
ZWEIDIMENSIONALE
PROBLEMZERLEGUNG
.
59
4.6
BLICK
UEBER
DEN
TELLERRAND
.
61
5
LINEARE
ALGEBRA
62
5.1
EINLEITUNG
.
62
5.1.1
EIN
WENIG
MATRIZENRECHNUNG
.
63
5.1.2
VEREINBARUNGEN
.
64
5.2
MATRIXMULTIPLIKATION
NACH
CANNON
.
66
5.3
MATRIX-VEKTOR-MULTIPLIKATION
.
69
5.4
KOLLEKTIVE
OPERATIONEN
UND
KOMMUNIKATOREN
.
71
5.4.1
MPI:
BARRIER
.
72
5.4.2
MPI:
BROADCAST
.
72
5.4.3
MPI:
GATHER
.
73
5.4.4
MPI:
REDUKTION
.
73
5.4.5
MPI:
KOMMUNIKATOREN
.
74
5.5
BLICK
UEBER
DEN
TELLERRAND
.
76
6
SORTIERALGORITHMEN
77
6.1
EINLEITUNG
.
77
6.2
ODD-EVEN-TRANSPOSITION-SORT
.
78
6.3
SAMPLE-SORT
.
82
6.4
QUICKSORT
.
87
6.4.1
YYTHEORETIKER
"
-QUICKSORT
.
87
6.4.2
QUICKSORT
MIT
N
2
1
.
90
6.5
MPI:
GEPUFFERTE
KOMMUNIKATION
.
91
6.6
MPI:
PRAEFIXOPERATIONEN
.
92
6.7
BLICK
UEBER
DEN
TELLERRAND
.
92
7
LASTVERTEILUNG
94
7.1
EINE
EINFACHE
YYANWENDUNG
"
.
94
7.2
STATISCHE
LASTVERTEILUNG
.
97
7.3
DAS
MASTER-WORKER-SCHEMA
.
99
7.4
ADAPTIVE
GRANULARITAETSKONTROLLE
MIT
ZUFAELLIGEM
ANFRAGEN
.
102
7.5
MPI:
VARIANTEN
VON
MPI_WAIT
UND
MPI_TEST
.
106
7.5.1
MPI_RECV(
.
,MPI_ANY_S0URCE,
.)
-
LEIDER
UNFAIR
.
.
107
7.5.2
MPI_WAITANY
-
AUCH
UNFAIR
.
107
7.5.3
MPI_WAITSOME
-
ENDLICH
FAIRNESS
.
108
7.5.4
MPI.WAITALL
.
110
7.5.5
MPI_TESTANY,
MPI.TESTSOME
UND
MPI_TESTALL
.
110
6
INHALTSVERZEICHNIS
7.6
BLICK
UEBER
DEN
TELLERRAND
.
110
ANHAENGE
113
A
RECHNERBENUTZUNG
114
A.L
MPI
UNTER
LINUX
.
114
A.1.1
MPI-IMPLEMENTIERUNGEN
.
114
A.1.2
UEBERSETZEN
VON
MPI-ANWENDUNGEN
.
115
A.1.3
AUSFUHREN
VON
MPI-ANWENDUNGEN
.
116
A.2
UNSERE
PRAKTIKUMSUMGEBUNG
.
116
A.2.1
UEBERSETZEN
VON
MPI-ANWENDUNGEN
.
117
A.2.2
AUSFUHREN
VON
MPI-ANWENDUNGEN
.
117
A.3
ZUR
VERFUEGUNG
STEHENDE
HILFEPROZEDUREN
.
118
B
FEHLERSUCHE
IN
PARALLELEN
PROGRAMMEN
119
C
MPI
UND
FORTRAN
122
D
MPI-2
124
D.L
EINSEITIGE
KOMMUNIKATION
.
124
D.1.1
EIN
FENSTER
ZUR
WELT
.
125
D.1.2
GET,
PUT
UND
ACCUMULATE
.
126
D.1.3
KOLLEKTIVE
FENSTERSYNCHRONISATION
.
127
D.L.
4
ENTKOPPELTE
FENSTERSYNCHRONISATION
.
128
D.L.
5
KOORDINATION
KONKURRIERENDER
ZUGRIFFE
.
129
D.2
PROZESSVERWALTUNG
UND
UNTERSTUETZUNG
FUER
VERTEILTE
PROGRAMME
.
131
D.3
PARALLELE
EIN
UND
AUSGABE
.
132
D.4
SONSTIGES
.
133
D.4.1
ERWEITERTE
KOLLEKTIVE
OPERATIONEN
.
133
D.4.2
THREADS
.
133
D.4.3
C++
.
134
D.4.4
WEITERE
FUNKTIONALITAET
.
134
D.5
FEHLT
DA
WAS?
.
135
D.6
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
137
LITERATURVERZEICHNIS
138
STICHWORTVERZEICHNIS
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