fortran - 如何以可移植的方式保持 Fortran MPI 程序的精度？

Question

我有一个 Fortran 程序，我在其中指定数字数据类型的 kind 以尝试保留最低级别的精度，而不管使用什么编译器来构建程序。例如:

integer, parameter :: rsp = selected_real_kind(4)
...
real(kind=rsp) :: real_var

问题是我已经使用 MPI 来并行化代码，我需要确保 MPI 通信以相同的精度指定相同的类型。我使用以下方法与我的程序中的方法保持一致:

call MPI_Type_create_f90_real(4,MPI_UNDEFINED,rsp_mpi,mpi_err)
...
call MPI_Send(real_var,1,rsp_mpi,dest,tag,MPI_COMM_WORLD,err)

然而，我发现这个 MPI 例程对于不同的 MPI 实现并没有特别好的支持，所以它实际上使我的程序不可移植。如果我省略了 MPI_Type_create 例程，那么我就只能依赖标准的 MPI_REAL 和 MPI_DOUBLE_PRECISION 数据类型，但是如果该类型与 selected_real_kind 选择的最终由 MPI 传递的真实类型不一致怎么办？我是否只对数据类型使用标准 real 声明，而没有 kind 属性，如果我这样做，我是否可以保证 MPI_REAL 和 real 始终具有相同的精度，而不管编译器和机器如何？

更新:

我创建了一个简单的程序来演示当我的内部实数比 MPI_DOUBLE_PRECISION 类型提供的精度更高时我看到的问题:

program main

   use mpi

   implicit none

   integer, parameter :: rsp = selected_real_kind(16)
   integer :: err
   integer :: rank

   real(rsp) :: real_var

   call MPI_Init(err)
   call MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,rank,err)

   if (rank.eq.0) then
      real_var = 1.123456789012345
      call MPI_Send(real_var,1,MPI_DOUBLE_PRECISION,1,5,MPI_COMM_WORLD,err)
   else
      call MPI_Recv(real_var,1,MPI_DOUBLE_PRECISION,0,5,MPI_COMM_WORLD,&
         MPI_STATUS_IGNORE,err)
   end if

   print *, rank, real_var

   call MPI_Finalize(err)

end program main

如果我使用 2 个内核构建和运行，我会得到:

       0   1.12345683574676513672      
       1   4.71241976735884452383E-3998

现在将 selected_real_kind 中的 16 更改为 15，我得到:

       0   1.1234568357467651     
       1   1.1234568357467651  

无论使用什么机器/编译器进行构建，使用 selected_real_kind(15) 和 MPI_DOUBLE_PRECISION 总是安全的吗？

Answer 1

使用 Fortran 2008 内在 STORAGE_SIZE 来确定每个数字需要的字节数并将其作为字节发送。请注意，STORAGE_SIZE 以位为单位返回大小，因此您需要除以 8 才能获得以字节为单位的大小。

此解决方案适用于移动数据，但不能帮助您使用缩减。为此，您必须实现用户定义的归约操作。如果这对您很重要，我会用详细信息更新我的答案。

例如:

program main

   use mpi

   implicit none

   integer, parameter :: rsp = selected_real_kind(16)
   integer :: err
   integer :: rank

   real(rsp) :: real_var

   call MPI_Init(err)
   call MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,rank,err)

   if (rank.eq.0) then
      real_var = 1.123456789012345
      call MPI_Send(real_var,storage_size(real_var)/8,MPI_BYTE,1,5,MPI_COMM_WORLD,err)
   else
      call MPI_Recv(real_var,storage_size(real_var)/8,MPI_BYTE,0,5,MPI_COMM_WORLD,&
         MPI_STATUS_IGNORE,err)
   end if

   print *, rank, real_var

   call MPI_Finalize(err)

end program main

我确认此更改纠正了问题，我看到的输出是:

   0   1.12345683574676513672      
   1   1.12345683574676513672