基于MPI的大规模矩阵乘法问题
转载请注明出处。
/* Function:C++实现并行矩阵乘法; Time: 19/03/25; Writer:ZhiHong Cc; */
运行方法:切到工程文件x64\Debug文件下,打开命令行,输入以下指令:
mpiexec -n N Project.exe NUM
// N代表开启进程数量,NUM代表矩阵规模大小(size)
具体代码:
1.头文件:
#include<stdio.h> #include <iostream> #include<math.h> #include<mpi.h> #include<time.h>
2.矩阵规模(size)接收,通过C++自带参数argv和argc[ ]:
if (argv == 2) { //判断有无矩阵大小size接收,无则初始化为5 size = atoi(argc[1]); } else { size = 5; }
3.为各指针变量分配空间
int *a, *b, *c, *pce, *ans; a = (int*)malloc(sizeof(int)*size*size);//矩阵a b = (int*)malloc(sizeof(int)*size*size);//矩阵b c = (int*)malloc(sizeof(int)*size*size);//结果矩阵 pce = (int*)malloc(sizeof(int)*size*line);//接收a矩阵下的块矩阵 ans = (int*)malloc(sizeof(int)*size*line);//暂存次进程的答案
4.定义进程号,进程个数以及块矩阵的行数
int rank, numprocess, line; line = size / numprocess;//将数据分为(进程数)个块,主进程也要处理数据
5.主进程中进行一系列操作:生成矩阵、分配矩阵、接收次进程答案、拼接答案、计算耗时、最终输出三个矩阵
for (int i = 0; i<size; i++) { for (int j = 0; j<size; j++) { //随机两个相乘的矩阵a,b a[i*size + j] = random(10); b[i*size + j] = random(10); } } for (int i = 1; i<numprocess; i++) { //将b矩阵传递给各进程 MPI_Send(b, size*size, MPI_INT, i, 0, MPI_COMM_WORLD); } for (int i = 1; i<numprocess; i++) { //将a矩阵分成块矩阵,传递给各进程 MPI_Send(a + (i - 1)*line*size, size*line, MPI_INT, i, 1, MPI_COMM_WORLD); } for (int k = 1; k<numprocess; k++) { MPI_Recv(ans, line*size, MPI_INT, k, 2, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE); //接收传递结果到数组c for (int i = 0; i<line; i++) { for (int j = 0; j<size; j++) { c[((k - 1)*line + i)*size + j] = ans[i*size + j]; } } } for (int i = (numprocess - 1)*line; i<size; i++) { //计算分配给主进程的块矩阵 for (int j = 0; j<size; j++) { int temp = 0; for (int k = 0; k<size; k++) { temp += a[i*size + k] * b[k*size + j]; } c[i*size + j] = temp; } } for (int i = 0; i < size; i++) { //打印显示 for (int j = 0; j<size; j++) { printf("%d ", a[size*i + j]); }printf(" "); for (int j = 0; j<size; j++) { printf("%d ", b[size*i + j]); }printf(" "); for (int j = 0; j<size; j++) { printf("%d ", c[size*i + j]); }printf("\n"); } endtime = MPI_Wtime(); printf("Took %f secodes.\n", endtime - starttime); }
6.次进程中进行此类操作:接收相乘矩阵,计算答案传送给主进程
MPI_Recv(b, size*size, MPI_INT, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE); //接收b矩阵 MPI_Recv(pce, size*line, MPI_INT, 0, 1, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE); //接收块矩阵 for (int i = 0; i<line; i++) { //计算块矩阵与b矩阵相乘的结果 for (int j = 0; j<size; j++) { int temp = 0; for (int k = 0; k<size; k++) temp += pce[i*size + k] * b[k*size + j]; ans[i*size + j] = temp; } } MPI_Send(ans, line*size, MPI_INT, 0, 2, MPI_COMM_WORLD); //将结果传递到主进程
运行:开启10个进程处理两个12×12的矩阵相乘问题
运行:直接运行,不录入参数
欢迎大家在评论区提问或者指出问题!