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并行处理与体系结构实验指导书

Guide Book of Parallel Processing and Architecture Experiment

编 者：王璿

教 务 处 2015 年 10月

目 录

实验一 MPI安装与程序编译、运行和调试 .............................................................................................. 1 实验二 共享存储模型与消息传递模型的比较 ........................................................................................... 3 实验三 矩阵运算 ......................................................................................................................................... 5 实验四 八皇后问题 ................................................................................................................................... 10 实验五 快速排序 ....................................................................................................................................... 12 实验六 快速傅氏变换 ................................................................................................................................. 14

实验一 MPI安装与程序编译、运行和调试

一、实验目的

搭建MPI并行编程环境，开发并行程序；学习并行程序的编写、编译、运行步骤，了解系统结构对编程模式和环境工具的影响。

二、实验内容

在计算机局域网上安装MPICH2虚拟机，用一个简单的计算实例进行测试。运行\\实验代码\\MPI运行程序\\ 文件夹下面的hello.c、who.c、message.c、isend.c和mtpi.c程序实例，体会MPI中获取进程标识、消息传递及非阻塞通信等工作模式。

三、实验步骤

推荐的MPI使用环境是Linux，但实际应用中Windows系统应用广泛。本实验主要给出Windows下MPI环境的搭建方法及MPI程序的编写、编译连接及运行。大致步骤及说明如下：

1.创建用户

以管理员的身份登录主机，在主机上建立一个MPI账户。如：用户名：mympi 密码：mympi 若在局域网环境下所有主机均推荐创建相同的MPI账户，且创建相同的工作目录，如D:\\mpijob，将并行编译成功的可执行文件均存放在同一目录下。

2. 安装MPICH

例如：本实验采用的mpich2-1.4.1p1-win-ia32安装程序的下载地址为：http://www.mcs.anl.gov/ research /projects/ mpich2 downloads/tarballs/1.4.1p1/ mpich2-1.4.1p1-win-ia32.msi 推荐局域网中准备进行并行计算的所有计算机都要安装MPICH2虚拟机，且要安装在相同的路径下。本实验以设置安装在C:\\ Program Files\\MPICH2目录下为例。

(1)运行mpich2目录下的mpich2-1.4.1p1-win-ia32.msi，将MPICH2虚拟机安装到计算机上。 (2)测试MPI是否安装成功前首先需要注册一个用户，具体操作如下：“开始”按钮-->所有程序-->MPICH2 -->wmpiregister.exe。输入用户名、密码，即我们第一步建立的系统管理员账户和系统登录密码。如图1.1所示：

图1.1 MPICH用户注册界面

(3)用例程测试。选择开始-->所有程序-->MPICH2-->wmpiexec.exe； 选择Application为 c:\\program files\\mpich2\\examples\\cpi.exe (就是自带的一个计算圆周率的例子程序)。可在Number of processes的数量选择2表示用二个进程来协同完成。选中“run in separate window”选项，再点击Excute执行。如图1.2所示。

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