1、1,第六講消息傳遞編程接口 MPI,三、 MPI 數(shù)據(jù)類型,2,MPI 數(shù)據(jù)類型,MPI 數(shù)據(jù)類型定義 MPI 數(shù)據(jù)類型的大小、上下界、域及相關(guān)函數(shù) MPI 新數(shù)據(jù)類型的創(chuàng)建、提交與釋放 MPI 數(shù)據(jù)的打包與解包,3,MPI 數(shù)據(jù)類型,MPI 原始數(shù)據(jù)類型,MPI 消息傳遞通常只能處理連續(xù)存放的同一類型的數(shù)據(jù),MPI 的數(shù)據(jù)類型只用于消息傳遞！,4,MPI 數(shù)據(jù)類型定義,MPI 數(shù)據(jù)類型由兩個相同長度的序列組成：類型序列和位移序列,t1, t2, t3, ., tn,d1, d2, d3, ., dn,ti 的取值為基本數(shù)據(jù)類型 di 表示位移，取值為整數(shù)，以字節(jié)為單位 新建的數(shù)據(jù)類型稱為復(fù)合

2、數(shù)據(jù)類型,5,舉例,例：設(shè)數(shù)據(jù)類型 mytype 的數(shù)據(jù)類型圖為,(MPI_REAL,4),(MPI_REAL,12),(MPI_REAL,0),6,數(shù)據(jù)類型的大小,數(shù)據(jù)類型的大小,該數(shù)據(jù)類型中包含的數(shù)據(jù)長度，即字節(jié)數(shù),(t1,d1),(t2,d2),(t3,d3), ., (tn,dn),sizeof(t1) + sizeof(t2) + . + sizeof(tn),設(shè)一個數(shù)據(jù)了下的類型圖為,則它的大小為,例：設(shè)數(shù)據(jù)類型 mytype 的數(shù)據(jù)類型圖為,(real,4),(real,12),(real,0),則 mytype 的大小為 12,7,數(shù)據(jù)類型的上下界,(t1,d1),(t2,d2

3、),(t3,d3), ., (tn,dn),數(shù)據(jù)類型的下界：類型圖中的最小位移，即,數(shù)據(jù)類型的上界：,數(shù)據(jù)類型的域 (extent) ：上界 下屆,8,數(shù)據(jù)類型的對界量,原始數(shù)據(jù)類型的對界量：由編譯系統(tǒng)決定,地址對界要求：一個數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中所占的字節(jié)數(shù)必須是其對界量的整數(shù)倍,地址對界修正量：使得新建數(shù)據(jù)類型的域能被其對界量整除的最小非負(fù)整數(shù),復(fù)合數(shù)據(jù)類型的對界量：其所包含的基本數(shù)據(jù)類型的對界量的最大值,9,舉例,例：假設(shè) MPI_DOUBLE_PRECISION 和 MPI_INTEGER 的對界量均為 4，MPI_BYTE 的對界量為 1，考慮下面的數(shù)據(jù)類型,(MPI_DOUBLE_PRE

4、CISION,0), (MPI_BYTE,12), (MPI_INTEGER,8),對界量為 ，上界為 ，下界為 ，域?yàn)?，地址對界修正量為 。,4,16,0,16,3,10,兩個特殊的數(shù)據(jù)類型,MPI_LB、MPI_UB,偽數(shù)據(jù)類型，大小為 0,它們的作用：人工指定新建數(shù)據(jù)類型的上下界,若數(shù)據(jù)類型中含 MPI_LB，則下界定義為 MPI_LB 的位移的最小值； 若數(shù)據(jù)類型中含 MPI_UB，則上界定義為 MPI_UB 的位移的最大值；,例：下面的數(shù)據(jù)類型的下界為 -4,(MPI_REAL,4), (MPI_LB,12), (MPI_REAL,0), (MPI_LB,-4),11,數(shù)據(jù)類型查詢

5、函數(shù),MPI_TYPE_EXTENT(datatype, extent),MPI_TYPE_SIZE(datatype, size),MPI_TYPE_UB(datatype, displacement),MPI_TYPE_LB(datatype, displacement),詳細(xì)用法見相關(guān)參考資料,12,新數(shù)據(jù)類型的創(chuàng)建,新數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建函數(shù),MPI_TYPE_CONTIGUOUS MPI_TYPE_VECTOR、MPI_TYPE_HVECTOR MPI_TYPE_INDEXED、MPI_TYPE_HINDEXED MPI_TYPE_STRUCT,新數(shù)據(jù)類型的提交：MPI_TYPE_COMMI

6、T,若使用新數(shù)據(jù)類型進(jìn)行通信，則必須先提交 過渡數(shù)據(jù)類型不用提交，用完后就可直接釋放,新數(shù)據(jù)類型的釋放：MPI_TYPE_FREE,數(shù)據(jù)的打包和解包：MPI_PACK、MPI_UNPACK,13,MPI_TYPE_CONTIGUOUS,MPI_TYPE_CONTIGUOUS(count, oldtype, newtype),連續(xù)復(fù)制：將原數(shù)據(jù)類型 oldtype 按順序依次連續(xù)復(fù)制后，得到一個新的數(shù)據(jù)類型,注：oldtype 可以是原始數(shù)據(jù)類型，也可以是已創(chuàng)建的復(fù)合數(shù)據(jù)類型。,14,舉例,integer n, type1 parameter (n=100) real a(n) . . . .

7、call MPI_TYPE_CONTIGUOUS(n,MPI_REAL,type1,ierr) call MPI_TYPE_COMMIT(type1,ierr) call MPI_SENDRECV_REPLACE(a,1,type1,dst,111,src, 111,MPI_COMM_WORLD,status,ierr) . .,上面的消息傳遞等價于,call MPI_SENDRECV_REPLACE(a,100,MPI_REAL,dst,111, src,111,MPI_COMM_WORLD,status,ierr),15,MPI_TYPE_VECTOR,MPI_TYPE_VECTOR(co

8、unt,blocklen,stride, oldtype, newtype),創(chuàng)建向量數(shù)據(jù)類型：先連續(xù)復(fù)制 blocklen 個 oldtype 類型的數(shù)據(jù)，形成一個數(shù)據(jù)塊；再通過等間隔地復(fù)制 count 個該數(shù)據(jù)塊而形成新的數(shù)據(jù)類型；相鄰兩個數(shù)據(jù)塊的起始位置的位移相差為 stride*extent(oldtype) 個字節(jié)。,16,舉例,integer n, type1 parameter (n=100) real A(n,n) . . . . call MPI_TYPE_VECTOR(n,1,n,MPI_REAL,type1,ierr) call MPI_TYPE_COMMIT(type1

9、,ierr) call MPI_SEND(A,1,type1,dst,.) . .,上面發(fā)送的是 A 的第一行。大家看看下面發(fā)送的是什么？,call MPI_TYPE_VECTOR(n-2,n-2,n,MPI_REAL,type1,ierr) call MPI_TYPE_COMMIT(type1,ierr) call MPI_SEND(A(2,2),1,type1,dst,.),思考：怎樣發(fā)送 A 的對角線？,17,MPI_TYPE_HVECTOR,MPI_TYPE_HVECTOR(count,blocklen,stride, oldtype, newtype),功能同 MPI_TYPE_VE

10、CTOR 唯一區(qū)別為這里的 stride 以字節(jié)為單位,18,MPI_TYPE_INDEXED,MPI_TYPE_INDEXED(count,array_of_blocklens, array_of_disps,oldtype,newtype),創(chuàng)建索引數(shù)據(jù)類型：該函數(shù)生成的新數(shù)據(jù)類型由 count 個數(shù)據(jù)塊構(gòu)成，第 i 個數(shù)據(jù)塊包含 array_of_bloklens(i) 個連續(xù)存放的 oldtype，第 i 個數(shù)據(jù)塊與首地址的偏移量(字節(jié)數(shù))為 array_of_disps(i)*extent(oldtype)。,可以看作是 MPI_TYPE_VECTOR 的擴(kuò)展，區(qū)別是每個數(shù)據(jù)塊的長度

11、可以不同，數(shù)據(jù)塊之間的間隔也可以不同。,19,MPI_TYPE_HINDEXED,MPI_TYPE_HINDEXED(count,array_of_blocklens, array_of_disps,oldtype,newtype),功能同 MPI_TYPE_INDEXED 唯一區(qū)別為這里的 array_of_disps 以字節(jié)為單位,20,MPI_TYPE_INDEXED,MPI_TYPE_STRUCT(count,array_of_blocklens, array_of_disps,array_of_types,newtype),創(chuàng)建結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型：與 MPI_TYPE_HINDEXED 的

12、區(qū)別在于每個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)類型可以不同。這里的 array_of_disps 以字節(jié)為單位,該函數(shù)是最一般的新數(shù)據(jù)類型的構(gòu)造函數(shù)，也是使用最廣泛的一個，正確使用此函數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中非常重要,21,數(shù)據(jù)類型的提交與釋放,新數(shù)據(jù)類型的提交,新數(shù)據(jù)類型的釋放,MPI_TYPE_COMMIT(newdatatype),MPI_TYPE_FREE(newdatatype),22,地址函數(shù),MPI_ADDRESS(location, address),返回指定變量在內(nèi)存中的 “絕對” 地址,23,數(shù)據(jù)的打包,MPI_PACK(inbuf,incount,datatype,outbuf, outsize, po

13、sition, comm),將緩沖區(qū) inbuf 中的 incount 個類型為 datatype 的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，打包后的數(shù)據(jù)放在緩沖區(qū) outbuf 中。outsize 給出的是 outbuf 的總長度（字節(jié)數(shù)），comm 是發(fā)送打包數(shù)據(jù)時將使用的通信器。 position 是打包緩沖區(qū)中的位移，每次打包第一次調(diào)用 MPI_PACK 時用戶應(yīng)該將其置為 0，隨后 MPI_PACK 將自動修改它，使得它總是指向打包緩沖區(qū)中尚未使用部分的起始位置。每次調(diào)用 MPI_PACK 后的 position 實(shí)際上就是已打包數(shù)據(jù)的總長度。通過連續(xù)幾次對不同位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，就可以將不連續(xù)的數(shù)據(jù)放到一個連續(xù)的空間中,24,數(shù)據(jù)的解包,MPI_UNPACK(inbuf,insize,position,outbuf, outcount,dat