參考 mpi對道路車輛情況的nagel-schreckenberg 模型進行蒙特卡洛模擬
題目：利用 mpi 進行蒙特卡洛模擬
內容：在道路交通規劃上，需要對單條道路的擁堵情況進行估計。因為僅考慮單條車道，所以不存在超車。假設共有 n 輛車，分別編號 0, 1, …, n-1，每輛車佔據乙個單位的空間。初始狀態如下，n 輛車首尾相連，速度都是 0。每個時間週期裡每個車輛的運動滿足以下規則：
實驗要求：
作業系統
編譯器硬體配置
ubuntu 16.04
mpicc
雙核 4g記憶體
n輛車首尾相連，速度都是0。第0號車，d=無窮大。第 n-1 號車的位置為0，每輛車佔據乙個單位的空間。最大速度10，最小速度0。隨機減速概率為0.5。
v是速度，pos是位置，d是與前車的距離。
typedef
struct
car;
當 d>v 且 v 不超過最大速度時，v 增加到 v+1；
當 d<=v 時，v 變成 d；
使用 srand() 和 rand() 產生隨機數進行減速；
車輛向前移動 v 個單位；
每輛車與前車的距離等於牽扯與自己的位置之差。
if
(list[k]
.d > list[k]
.v && list[k]
.v < v_max) list[k]
.v++;if
(list[k]
.d <= list[k]
.v) list[k]
.v = list[k]
.d;srand
(k * j +
clock()
);if(list[k]
.v >=1)
list[k]
.pos +
= list[k]
.v;list[k]
.d = list[k -1]
.pos - list[k]
.pos;
初始化mpi環境，獲取並行環境引數(匯流排程數、本地程序編號等)。
mpi_init
(&argc,
&ar**)
;mpi_comm_size
(mpi_comm_world,
&numprocs)
;mpi_comm_rank
(mpi_comm_world,
&myid)
;
if
(myid ==0)
mpi_bcast
(&n,
1, mpi_int,
0, mpi_comm_world)
;//將n值廣播出去
mpi_bcast
(&t,
1, mpi_int,
0, mpi_comm_world)
;//將t值廣播出去
list =
(car*
)malloc
(n *
sizeof
(car));
for(
int i =
0; i < n; i++
) list[0]
.d = d_max;
除 numprocs-1 號執行緒外每個執行緒需要把最後一輛車 n/numprocs*(myid+1)-1 的位置資訊傳送給後乙個執行緒的第一輛車 n/numprocs*myid，因為後車需要前車的位置來更新自己與前車的距離。因此，每個執行緒的第一輛車的 d 值的更新方式有些不同。其次，第0號車的 d 值不需要更新，一直是無窮大。
int k = n / numprocs *
(myid +1)
-1;if
(myid != numprocs -1)
for
(; k > n / numprocs * myid; k--)if
(myid !=0)
執行時間(s)
規模/執行緒數12
48100000輛車 2000週期
668.715471
345.102948
343.784128
356.262993
500000輛車 500週期
804.459397
431.121841
442.075001
433.319804
1000000輛車 300週期
938.806691
552.925860
537.474469
573.570365
加速比
規模/執行緒數12
48100000輛車 2000週期
1
1.938
1.945
1.877
500000輛車 500週期
1
1.866
1.820
1.857
1000000輛車 300週期
1
1.698
1.747
1.637
從柱狀圖來看，大部分車輛處於堵車狀態，這與迴圈週期，隨機減速概率，最大速度都有關係。
相同規模下，當執行緒數超過2後，加速比不再提公升，這主要受限於硬體本身(本實驗為雙核)。
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