并行程序设计基础——虚拟进程拓扑

本文主要是介绍并行程序设计基础——虚拟进程拓扑，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、虚拟拓扑

二、笛卡尔拓扑

1、MPI_CART_CREATE

2、MPI_DIMS_CREATE

3、MPI_TOPO_TEST

4、MPI_CART_GET

5、MPI_CART_RANK

6、MPI_CARTDIM_GET

7、MPI_CART_SHIFT

8、MPI_CART_COORDS

9、MPI_CART_SUB

10、MPI_CART_MAP

简单的MPI通信，不要求参加通信的进程具有特殊的拓扑结构，但是在一些应用中，对进程具有一定的拓扑有很强的要求，定义不同的进程拓扑结构，可以使程序设计更加自然和更易于理解，同时这样的逻辑拓扑也为在相近的物理拓扑上的高效实现提供支持。

从本节开始介绍如何定义和使用不同的进程拓扑，主要包括两种拓扑：①具有规则的网格现状的笛卡尔拓扑；②具有任意形状的图拓扑。目前应用较多的是笛卡尔拓扑。

一、虚拟拓扑

在许多并行应用程序中，进程的线性排列不能充分地反映进程间在逻辑上的通信模型（通常由问题几何和所用的算法决定），进程经常被排列成二维或三维网格形式的拓扑模型，而且，通常用一个图来描述逻辑进程排列，在这里我们指这种逻辑进程排列为“虚拟拓扑”。拓扑是组内通信域上的额外、可选的属性，它不能附加在组间通信域上（inter-communicator）。拓扑能够提供一种方便的命名机制，对于有特定拓扑要求的算法使用起来直接、自然且方便，拓扑还可以辅助运行时系统，将进程映射到实际的硬件结构上。

一个进程集合的通信模型可以由一个图表示，节点代表进程，边用来连接彼此之间通信的进程。用图来说明虚拟拓扑，对于所有的应用都是足够的。然而，在许多应用中图结构是规则的，而且详细的图的建立对于用户是不方便的，在运行时可能缺乏有效性。并行应用程序中的大部分使用像“环”、“二维”或更高维的网格、圆环这样的进程拓扑。这些结构完全由在每一相应坐标方向的维数和进程数来定义，可以用简单方便的笛卡尔坐标来表示。

MPI提供两种拓扑，即笛卡尔拓扑和图拓扑，分别用来表示简单规则的拓扑和更通用的拓扑。

笛卡尔拓扑和图拓扑调用的简单对比
操作	笛卡尔拓扑	图拓扑
创建	MPI_CART_CREATE	MPI_GRAPH_CREATE
获得维数	MPI_CARTDIM_GET	MPI_GRAPHDIMS_GET
获得拓扑信息	MPI_CART_GET	MPI_GRAPH_GET
物理映射	MPI_CART_MAP	MPI_GRAPH_MAP