Как работает распределенный и послойный впрыск топлива?

Содержание
  1. История
  2. Чем хорош был двигатель MPI, воспоминания о достижениях в области автомобилестроения
  3. Насколько современен Multi Point Injection
  4. MPI — двигатель как он есть
  5. Характерные преимущества MPI
  6. Простота устройства
  7. Нетребовательные запросы по качеству топлива
  8. Минимальное значение вероятности перегрева
  9. Версии двигателей 1.6 mpi
  10. Техническое обслуживание
  11. Видео: Управление системой впрыска топлива
  12. Принцип работы распределенного впрыска топлива
  13. Из каких механизмов состоит система
  14. Чем отличается распределенный впрыск от непосредственного?
  15. Киа и Хёндай
  16. Заключение
  17. Минусы и недостатки MPI
  18. Вывод
  19. Плюсы и минусы распределенного впрыска топлива
  20. Технические характеристики движка 1.6 mpi
  21. Что будет в будущем с двигателями MPI?
  22. Недостатки двигателей MPI
  23. Преимущества силового агрегата
  24. Минусы
  25. Преимущества и недостатки многоточечного впрыска
  26. Основные значения MPI
  27. Вспомогательная литература
  28. Коллективные операции. Пример использования MPI_Reduce

История

Многие знают, что первая система по образованию топливовоздушной смеси называлась карбюратор.

Она позволяет подавать топливо непосредственно в каждый цилиндр автомобиля и приводить его в движение. Что касается расположения, то изначально карбюратор устанавливался перед впускным коллектором и готовил качественную смесь.

С некоторым временем потребности современных водителей и конструкторов возросли в несколько раз. Из-за этого система не могла выдавать того желаемого результата, который хотели видеть все. Особенно это касается кораблестроения и самолетостроения. Дело в том, что в этих отраслях нужна огромная мощность и высокий КПД.

В результате этого конструкторы придумали совершенно новую систему, которая немного походила на дизельный двигатель, но имела стандартные свечи зажигания. Все это произошло в начале 40-х годов, именно в это время были сконструированы первые инжекторные двигатели.

Данный скачок позволил получить желаемый результат по мощности, но немного не подходил под экологическую безопасность. В результате, разработки пришлось на время прекратить до начала 70-х годов. Именно в это время американские конструкторы решили возродить подачу топлива непосредственно в цилиндры двигателя и сделать более усовершенствованную систему.

Чем хорош был двигатель MPI, воспоминания о достижениях в области автомобилестроения

Неким подтверждением известному высказыванию о том, что в нашем призрачном мире ничто не вечно, является постепенно пропадающая популярность силового агрегата с маркировкой MPI. В свое время он считался весьма удачной заменой карбюраторным двигателям, определенным новшеством современного автомобилестроения, передовой ступенью его развития.

Сегодня же большинство автолюбителей недоуменно переглядываются при упоминании аббревиатуры MPI, поскольку современникам более известны моторы TSI, FSI или появившийся в 2005 году BSE. Следует отметить, что последняя модель движка характеризуется отличной переносимостью отечественного топлива, чье качество оставляет желать лучшего.

В линейке инжекторных моторов рассматриваемый агрегат занимает достойное место, характеризуясь чрезвычайной практичностью, надежностью и безотказностью. Во время запуска в производство он считался передовой ступенькой отечественного автомобилестроения.

Чем запомнился водителям с немалым стажем инжекторный мотор MPI. Каковы особенности его принципа действия, в чем неоспоримые достоинства и досадные недоработки. Дальнейшая информация ответит на интересующие вопросы любознательных автолюбителей.

Насколько современен Multi Point Injection

Skoda Citigo 1.0 MPI 60 SEЕще несколько лет назад казалось, что будущего MPI двигателей нет, и даже можно было поверить, что производство подобных моторов полностью приостановлено. Это не удивительно, ведь стремительное развитие автомобильных технологий очень скоро заставляет забывать о том, что еще вчера считалось флагманом или ориентиром качества. Нечто похожее происходит с MPI-агрегатами, которые многим экспертам отрасли кажутся устаревшими и несоответствующими сегодняшнем взглядам на экологию и экономичность.

Если для европейского рынка подобные выводы и верны, то для российского – только отчасти, потому как многими отечественными автолюбителями настоящий потенциал этих агрегатов до сих пор так и не раскрыт. Благо, что дальновидные производители не дают «умереть» технологии и по-прежнему активно её внедряют, например, в случае второй серии Škoda Octavia, Volkswagen Polo, Volkswagen Golf 7, Škoda Yeti для российских дорог и др. Наиболее запомнившимися представителями с MPI последних лет стали моторы объемом 1,4 и 1,6 л.

MPI — двигатель как он есть

Skoda Felicia 1.3 mpiНаряду с многоточечной системой  впрыска есть еще одна значимая деталь – полное отсутствие турбонагнетателя. В наличии типичный бензонасос, подающий топливо во впускной коллектор под давлением три атмосферы для последующего смесеобразования и поступления готового состава в цилиндр через клапан впуска. Как видно схема схожа на то, что происходит в двигателях с карбюратором, с той разницей, что каждый цилиндр оборудован отдельной форсункой.

Multi Point Injection двигатель оснащен контуром водяного охлаждения топливной смеси, что несколько непривычно. Подобный ход продиктован тем, что в области головки цилиндра температура достаточно высокая, тогда как давление поступающего топлива сравнительно невелико, из-за чего существует большая вероятность закипания и, как следствие, возникновения газовоздушной пробки.

Читайте также: Что такое TSI двигатель, его устройство, плюсы и минусы.

Характерные преимущества MPI

Характерные преимущества MPI двигателя

Прежде чем пересесть на автомобиль с MPI, многие автомобилисты, которые в той или иной степени знакомы с этой системой очень хорошо подумают о получении набора достоинств, за счет которых установки с многоточечным впрыском заслужили призвание в мире.

Простота устройства

Это не говорит о том, что такие системы проще по сравнению с карбюраторными моделями. Если сопоставить модель TSI, имеющую в конструкции ТНВД и турбокомпрессоры, то естественно превосходство на лицо. И стоимость автомобиля будет ниже и уменьшенные расходы на эксплуатацию и возможность осуществления самостоятельного ремонта.

Нетребовательные запросы по качеству топлива

Гарантировать надлежащее качество топлива и масел везде и всегда не возможно, что очень характерно для России. Использование низкоакктановых бензинов ниже 92 не влияет на работоспособность двигателей MPI, поскольку они очень неприхотливы. Минимальный пробег автомобилей без поломок, по мнению разработчиков, составляет 300 000 км, при условии своевременной замены масла и фильтрующих элементов.

Минимальное значение вероятности перегрева

Угол опережения зажигания регулируемый. Присутствие системы опор двигателя, которая рассчитана на применении резиновых опор. Конечно, на прямую с двигателем это не связано, но на работоспособность мотора и комфортность водителя это все таки имеет значение.

Поскольку за счет опор гасятся вибрации и различные шумы, которые возникают при езде. Интересной особенностью является то, что опоры имеют автоматическую настройку под различные режимы работы двигателя.

Версии двигателей 1.6 mpi

Модель Skoda Octavia а5 fl оснащалась двигателем 1.6 МРI BSE с отдачей 102 л.с. На современном этапе двигатели 1.6 МРI выпускаются в 2 модификациях:

  • CWVA с мощностью 110 л.с. или 81 кВт;
  • CWVB — 90 л.с. (66 кВт).

Skoda octavia а5 fl

Skoda Octavia а5 fl — это один из популярных, широко распространенных автомобилей.

Техническое обслуживание

Как любой узел автомобиля, система питания с впрыском топлива требует периодического обслуживания. Прежде всего, это своевременная замена воздушного фильтра, которую нужно делать каждые 20-30 тыс. км пробега. Если фильтр не заменить, то пыль и мелкий мусор извне будут проходить в топливный трубопровод, что приведет к засорению форсунок, неправильному сгоранию топлива, преждевременному износу двигателя.

При выходе из строя любого из датчиков, на приборной панели загорится лампочка CHECK ENGINE или CHECK. Это означает, что в системе двигателя зарегистрирована ошибка, но какая, поможет узнать только электронная диагностика. При этом двигатель продолжит работать по резервной программе, предусмотренной в электронном блоке управления, усредняющей показания датчика, который вышел из строя. Это может никак не сказаться на режиме работы мотора, а в ряде случаев, он переводится на щадящий режим работы с минимальной мощностью, пригодный только для того, чтобы потихоньку доехать до СТО. Иногда наблюдаются перебои в работе или необычный по цвету, более интенсивный выхлоп.

После обращения в автосервис требуется провести компьютерную диагностику, которая точно выявит, какой из датчиков вышел из строя. После потребуется провести его ремонт или замену, и система управления впрыском топлива заработает в нормальном режиме, а индикатор CHECK ENGINE  перестанет загораться при работающем моторе. Единственный датчик, при поломке которого автомобиль заглохнет и уже не заведется – датчик положения коленчатого вала.

Устройство системы впрыска топлива на современных автомобилях имеет достаточно сложную конструкцию, которая управляется при помощи цифрового устройства. Поэтому при нарушении ее регулировки или поломке необходимо обращаться в автосервис. Там мастер, применяя специализированное оборудование, выявит причины неполадок и проведёт профессиональный ремонт.

Своевременное обслуживание, эксплуатация двигателя в нормативных режимах и использование качественного топлива позволят избежать серьезных поломок и увеличат интервал между такими дорогостоящими операциями, как замена топливных форсунок, которые стоят достаточно дорого, особенно на дизельных авто.

Видео: Управление системой впрыска топлива

Принцип работы распределенного впрыска топлива

Управление системой впрыска современного автомобиля осуществляет компьютер, в автомобильной терминологии носящий название электронного блока управления двигателем.

Для вычисления оптимального момента для открытия топливных форсунок и времени, в течение которого они должны оставаться открытыми, блок управления использует показания различных датчиков.

Масса воздуха, поступающего в двигатель, измеряется датчиком массового расхода воздуха. Это один из важнейших показателей. Кроме него, при определении количества топлива компьютер опирается на данные по температуре двигателя, температуре всасываемого воздуха, скорости вращения коленчатого вала, угла открытия дроссельной заслонки и динамике ее открытия. Рассчитав количество топлива, которое может полностью сгореть при данной массе воздуха в цилиндрах, компьютер подает сигнал форсункам на открытие. Сигналом служит электрический импульс нужной длительности. Во время подачи сигнала форсунки остаются в открытом положении, и топливо, которое в магистрали находится под давлением, впрыскивается во впускной коллектор.

Из каких механизмов состоит система

Следует перечислить, из каких исполнительных механизмов состоит комплекс впрыска топлива инжекторного автомобиля:

Бензонасос работает на нагнетание топливной смеси в специальную рампу. Чтобы давление в этой рампе было все время на определенном уровне на ней установлен механический регулятор давления. Иногда бензонасос и регулятор совмещены.

Форсунки специальные клапаны с регулируемой производительностью, которые имеют электромагнитные прецензионный характер.

Зажигательный модуль специальное устройство, предназначенное для регуляции искрообразования. Включает в себя два независимо работающих канала, которые направлены на поджиг смеси, отдельно в 1 и 4, а также во 2 и 3 цилиндрах.

Клапан предохранения – направлен на защиту всех элементов системы от впрыска повышенного давления. Давление впрыска повышается от температурного расширения топлива, сам клапан устанавливается на рампе.

Регулирование холостого хода эта часть системы обусловлено специальным регулятором, который поддерживает заданные обороты. Сам регулятор представляет собой двигатель шагового типа, он регулирует канал воздуха обводного типа в дроссельную заслонку. Это необходимо для того чтобы двигатель постоянно получал необходимое количество воздуха.

Вентилятор системного охлаждения имеет управление от электрической составляющей автомобиля и работает в зависимости от сигналов ДТОЖ.

Датчик топливного расхода подает постоянный сигнал на маршрутный компьютер или на панель управления и сообщает водителю необходимые показатели. Надо отметить, что этот датчик может работать с погрешностями, так как данный высчитываются по приблизительным показателям.

Адсорбер еще один компонент замкнутой цепи, которая регулирует пары бензина. Чаще всего такой элемент устанавливается на зарубежные автомобиля.

Схема распределенного впрыска топливаСхема распределенного впрыска топлива

Чем отличается распределенный впрыск от непосредственного?

Предлагаю подумать, составил таблицу по плюсам того и другого типов:

Распределенный (MPI) плюсы: Непосредственный (GDI) плюсы:
Дешевый Мощнее (около 5%)
Простой Меньший расход (до 10%)
Работают больше без очистки Экологичнее
Не требовательны к качеству топлива
Инжектора проще конструкция

Как видите и тот и другой тип имеют весомые преимущества перед другим, видимо пока существуют оба.

Смотрите также: Мыть или не мыть? Надо ли промывать двигатель при замене масла Несбывшийся автопром Nissan Skyline GT-R 32. Drift-монстр! Проверка боем: Тестируем новые зимние шины Cordiant Winter Drive Renault Fluence: комфорт или драйв? Ретро аварии

Киа и Хёндай

Так как Kia и Hyundai один концерн, то они комплектуются одинаковыми ДВС семейства G4 Гамма. Так же, как и Фольксваген разнообразие велико, но все они страдают одинаковыми проблемами:

  1. Алюминиевый блок цилиндров с тонкостенными чугунными гильзами. Он склонен к перегреву, гильзы могут «играть», что приводит повышенному износу шатунно-поршневой группы. В этом случае четко слышен перестук поршней в ВМТ и повышенный «масложор».
  2. Хрупкие катализаторы. Они расположены близко к выпускным канал, при разрушении сот частицы керамики могут попасть в цилиндры. Это приводит к задирам и преждевременному ремонту.

MPI моторы для автомобилей концерна Хёндай - Киа

Последнюю проблему атмосферных моторов Киа-Хёндай производители пытаются решить видоизменением формы выпускного коллектора или переносом его под днище автомобиля. Но на большинстве моделей корейских марок с выходом новых моделей ситуация не изменяется. Двигатели MPI семейства Gamma 2 по-прежнему можно встретить на современных автомобилях, например Киа Селтос. Существенных конструктивных изменений он не получил, поэтому «детские» болячки остались прежними.

По отзывам владельцев, эти недостатки частично решаются удалением каталитического нейтрализатора и заменой его на пламегаситель на небольших пробегах, пока не начал разрушаться. Использование более вязких масел 5W-30, 5W-40, с частотой замены пять, семь тысяч километров. Заправляться качественным топливом на брендовых заправках. Это увеличивает срок эксплуатации силового агрегата Киа с распределенным впрыском до 100-150 тыс. км. Не будем лукавить, встречаются модели с пробегом за двести тысяч километров без капитального ремонта.

Заключение

Подробно рассмотрев все преимущества двигателей MPI, и тщательно взвесив недостатки, становится непонятно, почему производитель отказался от их широкого применения. Если раньше такими моторами оснащались практически все модели автомобилей Volksvagen, то сегодня их устанавливают только на Шкоду Октавия второго поколения.

Конструкция силовых агрегатов считается устаревшей и постепенно снимается с производства, вытесняясь высокотехнологичными новинками.

Минусы и недостатки MPI

К числу минусов, заставляющих отказываться от покупки и эксплуатации машин с Multi Point Injection в пользу самых новых моделей, можно отнести всего два момента:

  • Сравнительно высокий расход топлива. При многоточечном впрыске избежать подобных последствий не получается.
  • Недостаток крутящего момента и невысокая мощность. То, что смешивание топлива с воздухом происходит во впускных каналах, а не в цилиндрах, накладывает определенные ограничения. Автомобили с MPI нельзя отнести к разряду «резвых» и мощных; они в большей степени рассчитаны на неспешный ход, а потому любителям драйва, скорее всего, не понравятся. А вот на роль семейного такой автомобиль вполне может претендовать, ведь динамика и мощность для него не главное.

Если соотнести все возможные плюсы и минусы, то среди россиян наверняка найдется немало тех, кто с уверенностью посчитает, что силовые установки с MPI по-прежнему остаются конкурентоспособными. Очевидно, так думают и немецкие производители, решившие, что для российской версии Škoda Yeti лучшим вариантом будет именно MPI-двигатель.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Вывод

Сегодняшней статьей я смог развенчать миф, что все атмосферные двигатели MPI являются надежными. Среди них, так же как и у турбоверсий, встречаются откровенные просчеты. Поэтому нужно быть внимательными при выборе автомобилей укомплектованными такими моторами, особенно на вторичном рынке.

Надеюсь, перечисленные недостатки популярных моделей разных производителей помогут вам сделать правильный выбор. Если это так – пишите в комментариях, благодарность за мои труды – поделится этим материалом с друзьями. Всем удачи на дорогах.

Плюсы и минусы распределенного впрыска топлива

Первое и основное преимущество распределенного впрыска топлива – экономичность. Кроме того, в связи с более полным сгоранием топлива за один цикл автомобили с распределенным впрыском наносят меньше вреда окружающей среде вредными выбросами. При точной дозировке топлива вероятность возникновения неожиданных сбоев в работе при экстремальных режимах (преодоление крутого подъема, например) сведена практически к нулю.

Применение распределенного впрыска продлило жизнь многим популярным автомобилям, которые были бы сняты с производства в связи с низкой топливной экономичностью

Недостаток систем распределенного впрыска в достаточно сложной и всецело зависящей от электроники конструкции. В связи с большим количеством электронных компонентов диагностика и ремонт систем распределенного впрыска возможны только в условиях профессионального сервисного центра.

Технические характеристики движка 1.6 mpi

Мощность 110 л.с.
Рабочий объем 1595 см³
Тип топлива бензин с октановым числом выше 91
Максимальная скорость 195 км/ч
Расход топлива (город, трасса, смешанный) 8.1 л на 100 км, 5.0, 6.3
Max крутящий момент/частота вращения Нм/мин 155/3800-4000
Время разгона до 100 км/ч 10,7 с
Содержание СО2 (город, трасса, смешанный) 187/117/142
Экологический класс Евро-4
Впрыск распределенный
Расположение двигателя спереди, поперечно
Степень сжатия 10,5:1
Диаметр цилиндра 81,0 мм
Ход поршня 77,4 мм
Порядок работы цилиндров 1-3-4-2
Объем масла 4,5 л
Ресурс 250-300 тыс. км

Что будет в будущем с двигателями MPI?

Скорее всего, моторы с атмосферными технологиями доживают свои последние годы. Вскоре их начнут заменять на даунсайзинговые и менее привлекательные для покупателя турбированные установки с более сложными характеристиками. Причина тому – довольно странные экологические законы. Евро-6 уже отсекает многие классические агрегаты из-за больших выбросов в атмосферу. Двигатель EA211 рассчитан на нормы Евро-5, он будет дотянут до Евро-6, но вот очередной стандарт через пару лет ему выдержать уже не удастся. Есть несколько важных факторов о таких моторах:

  • слишком большой объем на малую мощность становится нерентабельным для покупателя и производителя, есть гораздо более компактные агрегаты с большим количеством лошадок;
  • на двигателе 110 лошадок, но с объемом 0.9 литра выхлоп будет практически в 2 раза ниже, и это важный довод для большинства современных производителей в Европе и США;
  • скандалы с экологическими нормами дизельных двигателей (дизельгейт в Америке) – это только начало, вскоре власти ведущих стран возьмутся и за другие агрегаты с повышенными выбросами;
  • атмосферные технологии простые и служат достаточно долго без поломок, это нерентабельно для производителей, которые неплохо зарабатывают на запчастях к технологичным установкам;
  • турбированные агрегаты – необходимость в современном мире техники, именно такие моторчики вскоре заполонят весь рынок и не дадут покупателю особого выбора.

16MPIEngine5.jpg

Простые технологии остаются в прошлом. Сегодня на современном агрегате в гараже можно поменять разве что свечи, и для этого придется читать форума и искать подсказки у специалистов. Первый моторчик 1.6 MPI можно было обслуживать дома самостоятельно, сегодня же эти возможности производитель старается пресечь. Бизнес и деньги стали руководить миром, и это не может не сказаться на качестве выпускаемых технологий.

Предлагаем посмотреть тест-драйв автомобиля, на котором установлен именно такой тип силового агрегата на следующем видео:

Недостатки двигателей MPI

Нельзя не отметить и недостатки мотора MPI, из-за которых от его производства постепенно отказываются крупные автопроизводители:

  • Поскольку образование топливовоздушной смеси происходит не в цилиндрах, а в каналах, впускная система ограничена. Это значит, что такой двигатель обладает малой мощностью и малым крутящим моментом;
  • Не более 8 клапанов, что мало для современных автомобилей.

(117 голос., средний: 4,52 из 5)

Похожие записи
Нужна ли защита картера автомобиля
Что будет, если перелить масла в двигатель

Преимущества силового агрегата

Если человек приобретает автомобиль, на силовом агрегате которого присутствует обозначение MPI, ему необходимо узнать, что значит MPI. Как и любое другое устройство, мотор обладает рядом определённых достоинств и недостатков. В первую очередь рассмотрим весомые преимущества агрегата, которые за время эксплуатации позволили собрать миллионную толпу поклонников, до сих пор предпочитающих передвигаться на транспортных средствах, комплектованных двигателями MPI.

Особенно популярен этот тип моторов среди россиян, так как в РФ нормы, которые предъявляются к уровню экологии, имеют ряд послаблений, в отличие от европейских стандартов. В Европе даже и близко нет такого количества «антикварных» авто, как, например, отечественные российские «копейки», нещадно относящиеся к окружающей среде. Всё дело в том, что топливо за рубежом стоит на порядок дешевле.

Преимущества современных MPI-устройств:

  • конструкция, которая не похожа на простой карбюратор, но и не настолько сложна, как TSI, оснащённый множеством массивных и «хитрых» приспособлений. Конструктивно простой агрегат доступен в плане стоимости, ввиду чего имеет возможность бюджетного ремонта;
  • простые требования, предъявляемые к качеству бензина. Установленный в любом автомобиле агрегат MPI можно со спокойной душой заполнять простым 92-м бензином;
  • устойчивость относительно преждевременного перегрева.

Заправка машины бензином

Немаловажное преимущество такого агрегата — снижение шума и вибрации, которое проявляется во время движения.

Минусы

Если верить отзывам, двигатели MPI менее динамичны, и тому есть объяснение. Из-за того, что бензин перемешивается с воздухом в выпускных каналах (до момента подачи в цилиндры), данные двигатели являются ограниченными. Также и восьмиклапанная система с набором ГРМ дает понять, что мотору недостает мощности. Поэтому подобные двигатели не рассчитаны на быстрый старт и набор скорости.

Второй недостаток – это неэкономичность. Многоточечное впрыскивание по эффективности и экономичности уступает наддуву с прямым впрыскиванием топлива в цилиндры. Как уже сказано выше, такая технология реализована в TSI-двигателях.

Преимущества и недостатки многоточечного впрыска

Как работает распределенный и послойный впрыск топлива?
Топливная рампа системы распределительного впрыска
Главными достоинствами системы распределенного (многоточечного) впрыска является более экономичный расход топлива и соответствие требованиям экологических стандартов в сравнении с моновпрыском или карбюратором. С другой стороны, двигатель MPI менее мощный, нежели моторы с непосредственной подачей топлива в цилиндры двигателя. При этом, в сравнении с системами с непосредственным впрыском, отличается менее затратным обслуживанием.

К недостаткам распределенного впрыска можно отнести сложность изготовления, и, как следствие, высокую стоимость. Это также относится к ремонту электронной системы и инжекторов. Для обслуживания и диагностики необходимо специализированное оборудование и высококвалифицированные специалисты.

Для отечественных условий системы многоточечного распределенного впрыска считаются наиболее оптимальными по соотношению стоимости и удобства обслуживания, а также по уровню получаемой мощности и комфорту эксплуатации.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Основные значения MPI

На следующем изображении представлены наиболее часто используемые значения MPI. Вы можете записать файл изображения в формате PNG для автономного использования или отправить его своим друзьям по электронной почте.Если вы являетесь веб-мастером некоммерческого веб-сайта, пожалуйста, не стесняйтесь публиковать изображение определений MPI на вашем веб-сайте.

Что означает аббревиатура mpi

Вспомогательная литература

  1. MPMD Launch Mode [Электронный ресурс] – режим доступа: https://software.intel.com/en-us/mpi-developer-guide-linux-mpmd-launch-mode. Дата обращения: 08.02.2018.
  2. Подключение MPI в Visual Studio [Электронный ресурс] – режим доступа: https://pro-prof.com/forums/topic/подключение-mpi-в-visual-studio. Дата обращения: 08.02.2018.
  3. MPI: A Message-Passing Interface Standard Version 3.1 \\ Message Passing Interface Forum, June 4, 2019 [Электронный ресурс] – режим доступа: mpi-forum.org/docs/mpi-3.1/mpi31-report.pdf. Дата обращения: 08.02.2018.
  4. Миллер, Р. Последовательные и параллельные алгоритмы: Общий подход / Р. Миллер, Л. Боксер ; пер. с англ. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 406 с.

Коллективные операции. Пример использования MPI_Reduce

Коллективные операции выполняются всеми процессами указанного коммуникатора. Ниже приведена картинка из стандарта [3], на которой показана суть некоторых операций:

Как работает распределенный и послойный впрыск топлива?
Коллективные операции MPI

Верхняя часть схемы иллюстрирует операцию MPI_Bcast, которая позволяет передать некоторые данные с одного узла кластера на все остальные. Нижняя — соответствует операциям MPI_Scatter и MPI_Gather. Если у нас на узле U есть массив из N элементов и его части необходимо передать на P узлов кластера — можно использовать функцию MPI_Scatter. Проблем не возникнет если N делится нацело на P, т.к. при выполнении MPI_Scatter все узлы получат одинаковое количество элементов. Обратную операцию выполняет MPI_Gather, т.е. собирает данные со всех P узлов на узел U.

Эти операции являются синхронными и используют MPI_Send (это закреплено стандартом), однако существуют асинхронные аналоги — MPI_Ibcast, MPI_Igather и MPI_Iscatter.

Операция MPI_Bcast теоретически (зависит от реализации библиотеки) может работать более эффективно и выполняться за \(O(log(n))\) операций вместо \(O(n)\).

Как работает распределенный и послойный впрыск топлива?
Эффективная реализация MPI_Reduce и MPI_Bcast

На приведенной схеме цветом выделен узел, на котором находятся передаваемые данные. В начале работы такой узел один. После первой передачи данные есть уже на двух узлах, оба они могут участвовать в передачи. При реализации такой схемы для передачи данных на 1000 узлов будет достаточно 10 операций. Таким же образом может работать операция MPI_Reduce:

A more efficient implementation is achieved by taking advantage of associativity and using a logarithmic tree reduction. [3]

Операция MPI_Reduce не просто передает данные, но и выполняет над ними заданную операцию. В нашем примере применить ее можно вместо сбора результатов вычисления сумм:

if (root == rank) { cout << «n : «; cin >> n; arr = new double[n]; for (int i = 0; i < n; ++i) cin >> arr

; int partSize = n/commSize; int shift = n%commSize; for (int i = root+1; i < commSize; ++i) { MPI_Send(arr + shift + partSize*i, partSize, MPI_DOUBLE, i, Tag, MPI_COMM_WORLD); } sum = sum_array(arr, shift + partSize); } else { MPI_Probe(root, Tag, MPI_COMM_WORLD, &status); MPI_Get_count(&status, MPI_DOUBLE, &n); arr = new double[n]; MPI_Recv(arr, n, MPI_DOUBLE, root, Tag, MPI_COMM_WORLD, &status); sum = sum_array(arr, n); } double global_sum = 0; MPI_Reduce(&sum, &global_sum, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, root, MPI_COMM_WORLD); if (rank == root) { cout << «sum: » << global_sum << endl; }Операция MPI_Reduce может выполняться не только над числами, но и над массивами (при этом будет применена к каждому его элементу отдельно).

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...