قابلة تمرير الرسائل

قابلة تمرير الرسائل Message Passing Interface واختصارها MPI ، هي مخطة معيارية تم اعتمادها في مجمع ال MPI أو(MPI Forum : MPIF), (هذا المجمع يحوي أكثر من 40 منظمة مشهجرة تتضمن مصنِّعين وباحثين ومطوري ممحرر برمجية ومستخدمين). وبذلك فهي ليست معيار IEEE أوISO , وانما هي "معيار صناعي". وهي مخصصة لمستخدمي ومطوري مخطات تمرير الرسائل. الهدف منها هوتقديم معيار يستخدم بشكل واسع لكتابة برامج تمرير الرسائل, يتمتع بالخواص التالية:

عملي
قابل للحمل
فعال
مرن

تاريخها وتطورها:

كانت حصيلة جهود أفراد ومجموعات متنوعة خلال الفترة بين العامين 1992-1994

نظرة تاريخية سريعة

1980 – 1990: تم استخدام عدداً من الأدوات البرمجية المتنافسة لكتابة برامج للذاكرة الموزعة, تطوير الحساب التفرعي. وهذه الأدوات تختلف فيما بينها بـ : قابلية الحمل, الأداء , الوظائف التي تؤديها والثمن. وهذا كله زاد الحاجة لوضع معيار.
نيسان (أبريل) 1992: تم العمل بوشة عمل لاستخلاص معيار لل MPI ضمن بيئة ذاكرة موزعة, تمت رعايته من قبل مركز لبحث في الحساب التفرعي (Williamsburg , Virginia) (ولاية فرجينيا).

فتم تقرير المعيار الأساسي الأبرز والجوهري لقابلة تمرير الرسائل, وتأسست ورشة عمل لتتم المهمة, وتم تطوير المسودة التمهيدية المقترحة فيما بعد.

تشرين الثاني , 1992: تم تقديم مسودة (MPI1) من قبل (ORNL).
أيار , 1994: تم حمل الاصدار النهائي من المسودة: وهي متاحة على الرابط التالي : [1]
تم حمل الاصدار MPI-2 في حين تم اهمال MPI الأولى, وأصبحت ال MPI النظامية تعهد ب MPI-1, في حين حتى MPI-2 تم تغطيتها فيما بعد وانتهت عام 1996.
اليوم: تطبيقات ال MPI هي اتحاد بين MPI-1 وMPI-2 .

بعض خصائص MPI:

المعيارية: حيث تعتبر مخطة معيارية , واستطاعت حتى تحل محل جميع مخطات تمرير الرسائل السابقة لها.
قابلية الحمل: فعندما ترغب حتى تنفذ الكود المصدري لتطبيقك على منصة عمل أخرى غير التي كنت تعمل عليها , فهذا لن يحتاج منك أي تعديل بالكود المصدري.
الأداء المناسب: تطبيقات المصنِّعين يجب حتى تتلائم وبشكل احترافي مع العتاد ليعمل بأدائه الأمثلي , وهذا ما سعت ال MPI لتحقيقه.
الوظائف: مخطة ال MPI تحوي أكثر من 115 تابع معهد ضمن MPI-1 لوحدها.
المتاحية: تتيح تطبيقات متعددة لكل من المصنِّعين والميدان العام.

نموذج البرمجة

MPI توجه نفسها وبشكل افتراضي لأي نموذج برمجة تفرعية ذوذاكرة موزعة. وبالاضافة لذلك فهي تستخدم وبشكل رائج (من وراء الكواليس) لانجاز بعض نماذج الذاكرة المشهجرة, مثل : تفريع البيانات على بنى ذات ذاكرة موزعة.
العتاد:
- الذاكرة الموزعة: ال MPI موجهة للأنظمة ذات الذاكرة الموزعة.
- الذاكرة المشهجرة: ظهرت ال MPI من أجل الأنظمة ذات الذاكرة المشهجرة التي أصبحت شائعة خصوصا ببنى SMP / NUMA .
عدد المهام المخصصة للعمل على برنامج تفرعي ساكن . وتحديد مهام جديدة لا يمكن حتى يحدث ديناميكياً أثناء تطبيق البرنامج.

كيفية البرمجة بـ MPI:

(ملاحظة: سيتم كتابة الأمثلة بلغة C وFortran)

الملف الرأسي

يجب تضمينه بكل البرامج والتوابع التي تستدعي مخطة ال MPI

تضمينه بلغة C	تضمينه بلغة Fortran
"include "mpi.h#	'include 'mpf.h

صيغة الاستنادىء ل MPI

**C Binging**
الصيغة	(.... ,rc = MPI_Xxxxx(parameter
مثال	( rc = MPI_Bsend(&buf,count,type,dest,tag,comm
كود الخطأ	في حال نجاح عملية الاستنادىء سيرد التابع المستدعى القيمة: MPI_SUCCESS

ملاحظة: لغة C حساسة لحالة الأحرف , أما Fortran فليست كذلك.

البنية العامة لبرنامج MPI:

http://img690.imageshack.us/img690/2241/39568167.png

الموصلات (communicators) والمجموعات (groups):

تستخدم قابلة تبادل الرسائل MPI أغراض تُدعى موصِّلات (communicators) ومجموعات لتحدد مجموعة المهام التي من الممكن حتى تتصل مع بعضها. ومعظم توابع ال MPI تتطلب تحديد موصِّل كمتحول يتم تمريره ضمنها (argument).
في حال لم يتم تعريف موصِّل يتم استخدام موصِّل معهد مسبقاً هو (MPI_COMM_WORLD)يتضمن جميع مهام ال MPI التي تقوم بتعريفها .

http://img714.imageshack.us/img714/6880/commworld.gif

التسلسل (Rank):

ضمن الموصِّلقد يكون لكل مهمة معرِّف هورقم سليم غير مكرر يقوم النظام باعطائه للمهمة عند تهيئتها. ويدعى أحياناّ برقم المهمة (task ID) . وهذه الأرقام متسلسلة وتبدأ من الصفر.
يستخدم المبرمج هذه الأرقام لتحديد مصدر ووجهة الرسائل. وغالباّ ما نستخدمها ضمن التطبيق كشروط تمكننا من التحكم بالتطبيق, مثلاً : (اذا كان الرقم = 0 اعمل عمل معين , واذا كان الرقم = 1 اعمل عمل آخر).