relaxation.c
资源名称:mpi.zip [点击查看]
上传用户:hhyinxing
上传日期:2013-09-10
资源大小:833k
文件大小:7k
源码类别:
并行计算
开发平台:
Unix_Linux
- #include "stdio.h"
- #include "stdlib.h"
- #include "mpi.h"
- #include "math.h"
- #define E 0.0001
- #define a(x,y) a[x*size+y]
- #define b(x) b[x]
- #define v(x) v[x]
- #define A(x,y) A[x*size+y]
- #define B(x) B[x]
- #define V(x) V[x]
- #define intsize sizeof(int)
- #define floatsize sizeof(float)
- #define charsize sizeof(char)
- int size,N; /*size 为系数矩阵的大小,N为size+1*/
- int m;
- float *B;
- float *A;
- float *V; /* store the value x */
- double starttime;
- double time1;
- double time2;
- int my_rank;
- int p;
- MPI_Status status;
- FILE *fdA,*fdB,*fdB1;
- void Environment_Finalize(float *a,float *b,float *v)
- {
- free(a);
- free(b);
- free(v);
- }
- /*
- * 函数名: main
- * 输入:argc为命令行参数个数;
- * argv为每个命令行参数组成的字符串数组。
- * 输出:返回0代表程序正常结束
- */
- int main(int argc, char **argv)
- {
- int i,j,my_rank,group_size;
- int k;
- float *sum;
- float *b;
- float *v;
- float *a;
- float *differ;
- float temp,w;
- int iteration,total,loop;
- int r,q;
- loop=0;
- total=0;
- w=0.9;
- MPI_Init(&argc,&argv); /* 启动计算 */
- MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&group_size); /* 找进程数 */
- MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank); /* 找自己的id */
- p=group_size;
- if(my_rank==0)
- {
- starttime=MPI_Wtime(); /* 开始计时 */
- fdA=fopen("dataIn.txt","r"); /* 读入输入的系数矩阵A,b */
- fscanf(fdA,"%d %d", &size, &N);
- /*size 要求 size=N+1*/
- if (size != N-1)
- {
- printf("the input is wrongn");
- exit(1);
- }
- /*分配系数矩阵A,与b,解x的空间*/
- A=(float *)malloc(floatsize*size*size);
- B=(float *)malloc(floatsize*size);
- V=(float *)malloc(floatsize*size);
- /*存放A,b,x*/
- for(i = 0; i < size; i++)
- {
- for(j = 0; j < size; j++)
- {
- fscanf(fdA,"%f", A+i*size+j);
- }
- fscanf(fdA,"%f", B+i);
- }
- for(i = 0; i < size; i ++)
- {
- fscanf(fdA,"%f", V+i);
- }
- fclose(fdA);
- /*打印A,b,x*/
- printf("Input of file "dataIn.txt"n");
- printf("%dt%dn", size, N);
- for(i = 0; i < size; i ++)
- {
- for(j = 0; j < size; j ++) printf("%ft",A(i,j));
- printf("%fn",B(i));
- }
- printf("n");
- for(i = 0; i < size; i ++)
- {
- printf("%ft", V(i));
- }
- printf("nn");
- printf("nOutput of resultn");
- } /* end of if (my_rank==0) */
- MPI_Bcast(&size,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD); /* 广播size到所有进程*/
- m=size/p;if (size%p!=0) m++; /* m为每个进程保留的行数 */
- /*每个进程分配系数等的空间*/
- v=(float *)malloc(floatsize*size);
- a=(float *)malloc(floatsize*m*size);
- b=(float *)malloc(floatsize*m);
- sum=(float *)malloc(floatsize*m);
- if (a==NULL||b==NULL||v==NULL)
- printf("allocate space fail!");
- if (my_rank==0)
- {
- for(i=0;i<size;i++)
- v(i)=V(i);
- }
- MPI_Bcast(v,size,MPI_FLOAT,0,MPI_COMM_WORLD); /* 将初始x广播到所有进程 */
- /* 给进程分配A,b,和x初值*/
- if (my_rank==0)
- {
- for(i=0;i<m;i++)
- for(j=0;j<size;j++)
- a(i,j)=A(i,j);
- for(i=0;i<m;i++)
- b(i)=B(i);
- }
- /* 将A,b和x初值分配到所有进程,每个进程分配m行 */
- if (my_rank==0) /* 进程0将数据广播出去 */
- {
- for(i=1;i<p;i++)
- {
- MPI_Send(&(A(m*i,0)),m*size,MPI_FLOAT,i,i,MPI_COMM_WORLD);
- MPI_Send(&(B(m*i)),m,MPI_FLOAT,i,i,MPI_COMM_WORLD);
- }
- free(A); free(B); free(V);
- }
- else /* 其他进程接收数据A,b和x的初值*/
- {
- MPI_Recv(a,m*size,MPI_FLOAT,0,my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);
- MPI_Recv(b,m,MPI_FLOAT,0,my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);
- }
- time1=MPI_Wtime(); /* 取开始计算时间 */
- /* 求每行主对角线右边的元素和 */
- for(i=0;i<m;i++) /* 开始计算 */
- {
- sum[i]=0.0;
- for(j=0;j<size;j++)
- {
- if (j>(my_rank*m+i))
- sum[i]=sum[i]+a(i,j)*v(j);
- }
- }
- while (total<size) /* total为迭代差小于E的x分量个数,当所有解即所有x分量的迭代差均小于E时,停止计算 */
- {
- iteration=0; /* iteration为各个process中迭代差小于E的x分量个数 */
- total=0;
- for(j=0;j<size;j++) /* 依次以第0,1, ..., n-1行为主行 */
- {
- r=j%m; q=j/m;
- if (my_rank==q) /* 主行所在的处理器 */
- {
- temp=v(my_rank*m+r);
- /*sum[j]累加上本进程中已算出的新的x项,这些新项的行号小于当前处理的行号*/
- for(i=0;i<r;i++)
- sum[r]=sum[r]+a(r,my_rank*m+i)*v(my_rank*m+i);
- /*计算新的x值*/
- v(my_rank*m+r)=(1-w)*temp+w*(b(r)-sum[r])/a(r,my_rank*m+r);
- if (fabs(v(my_rank*m+r)-temp)<E) /*新旧值差小于E,累加iteration*/
- iteration++;
- /*广播新的x值*/
- MPI_Bcast(&v(my_rank*m+r),1,MPI_FLOAT,my_rank,MPI_COMM_WORLD);
- sum[r]=0.0; /*当前行处理完毕后,sum清零,为下一次计算做准备*/
- for(i=0;i<r;i++) /*本process中前面行的sum累加新x值项,为下一次计算累加对角元素左边的项*/
- sum[i]=sum[i]+a(i,my_rank*m+r)*v(my_rank*m+r);
- }
- else /*非主行所在的处理器*/
- {
- /*接收广播来的新x值*/
- MPI_Bcast(&v(q*m+r),1,MPI_FLOAT,q,MPI_COMM_WORLD);
- for(i=0;i<m;i++) /*累加新x值对应的项*/
- sum[i]=sum[i]+a(i,q*m+r)*v(q*m+r);
- }
- }
- /* 求所有处理器中iteration值的和total并广播到所有处理器中 */
- MPI_Allreduce(&iteration,&total,1,MPI_FLOAT,MPI_SUM,MPI_COMM_WORLD);
- loop++;
- if (my_rank==0) /* 打印每次迭代的total值 */
- printf("%-2d th total vaule = %dn",loop,total);
- } /* while */
- time2=MPI_Wtime(); /* 取结束时间 */
- if (my_rank==0) /* 打印解x值以及运行、分配和计算时间 */
- {
- for(i = 0; i < size; i ++) printf("x[%d] = %fn",i,v(i));
- printf("n");
- printf("Iteration num = %dn",loop);
- printf("Whole running time = %f secondsn",time2-starttime);
- printf("Distribute data time = %f secondsn",time1-starttime);
- printf("Parallel compute time = %f secondsn",time2-time1);
- }
- MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD); /* 同步所有进程 */
- MPI_Finalize(); /* 结束计算 */
- Environment_Finalize(a,b,v);
- return (0);
- }