基于MPI的大规模矩阵乘法问题

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/*
	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

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