MPI 与 OpenMP 并行程序设计

什么是 MPI 与 OpenMP？

MPI（Message Passing Interface，消息传递接口）是一种用于分布式内存系统的并行编程标准，广泛应用于集群和超级计算机。

OpenMP（Open Multi-Processing）是一种用于共享内存系统的多线程并行编程 API，适用于多核 CPU 的并行加速。

典型使用场景

• MPI：跨节点大规模科学计算、天气模拟、流体力学等。
• OpenMP：单机多核加速、图像处理、数值计算等。

简单代码示例

MPI 示例（C语言）

#include <mpi.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv) {
    MPI_Init(&argc, &argv);
    int world_rank;
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &world_rank);
    printf("Hello from rank %d\n", world_rank);
    MPI_Finalize();
    return 0;
}

OpenMP 示例（C语言）

#include <omp.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    #pragma omp parallel
    {
        int id = omp_get_thread_num();
        printf("Hello from thread %d\n", id);
    }
    return 0;
}

如何选择 MPI 还是 OpenMP？

通常根据硬件架构和问题规模决定：

• 若程序运行在多台机器组成的集群上，优先使用 MPI。
• 若程序运行在单台多核服务器或 PC 上，优先使用 OpenMP。
• 也可混合使用（MPI + OpenMP）以兼顾分布式与共享内存优势。