Message Passing Interface (MPI)
Message Passing Interface (MPI) to standard komunikacji, który umożliwia przesyłanie komunikatów między procesami w programach równoległych, działających na jednym lub wielu komputerach. Główne cele MPI to wysoka jakość, skalowalność i przenośność. Standard ten jest powszechnie stosowany w klastrach komputerowych oraz superkomputerach. Pierwsza wersja MPI została opublikowana w maju 1994 roku, a implementacje są dostępne w wielu językach programowania, takich jak C, C++, Ada i Fortran.
Historia
Rozwój protokołów komunikacyjnych dla programowania równoległego rozpoczął się w latach 80. XX wieku. W 1992 roku, podczas konferencji Supercomputing 92, uzgodniono stworzenie wspólnego standardu przesyłania komunikatów, co doprowadziło do powstania MPI. Standard MPI przeszedł różne iteracje, w tym MPI-1.2 w 1994 roku oraz MPI-2.1 w 1998 roku, który wprowadził dodatkowe funkcje, takie jak równoległe wejście/wyjście i dynamiczne zarządzanie procesami.
Opis funkcji
MPI jest specyfikacją, która definiuje zestaw funkcji do komunikacji między procesami w rozproszonym systemie pamięci. Oferuje efektywną komunikację, przenośność oraz szybkość. Programy MPI składają się z niezależnych procesów operujących na różnych danych. Główne cechy MPI to:
- Efektywna komunikacja bez obciążania procesora operacjami kopiowania pamięci.
- Obsługa języków C/C++, Fortran oraz Ada.
- Hermetyczny interfejs programistyczny, który pozwala skupić się na komunikacji.
- Mechanizmy komunikacji punkt-punkt oraz grupowej.
- Możliwość użycia na wielu platformach bez większych zmian w działaniu.
Zalety i wady MPI
Zalety:
- Wysoka efektywność w systemach wieloprocesorowych.
- Dobrze udokumentowane.
- Rozbudowana biblioteka funkcji.
- Public domain.
- Akceptacja jako standard.
Wady:
- Statyczna konfiguracja jednostek przetwarzających.
- Brak wsparcia dla wielowątkowości.
Implementacje MPI
Implementacje MPI różnią się w zależności od języka programowania. Istnieją wersje dla Pythona (np. mpi4py), Javy (mpiJava) oraz platformy .NET (Pure Mpi.NET). MPI znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, w tym naukach ścisłych i inżynierii.
Podsumowanie
MPI jest kluczowym standardem w programowaniu równoległym, który umożliwia efektywne przesyłanie komunikatów między procesami. Jego rozwój i implementacje w różnych językach sprawiają, że jest to narzędzie o szerokim zastosowaniu w obliczeniach rozproszonych.
