并行计算深入探索：Gustafson定律与系统结构

"Gustafson定律持续讨论的并行计算课程，来自中科大的讲义，涵盖并行计算的结构、算法和编程方面。" 在并行计算领域，Gustafson定律是一个重要的理论，它指出，对于大规模的计算任务，增加计算资源可以显著提升整体计算效率，反驳了Amdahl定律的局限性。Gustafson定律强调，随着问题规模的增长，通过并行化处理，计算性能的提升将远超单个处理器速度的提高。 本讲义深入探讨了并行计算的各个方面，分为四大部分： 1. 并行计算的基础：首先介绍并行计算的基本概念，包括并行计算机系统和结构模型，如对SMP（Symmetric MultiProcessing）, MPP（Massively Parallel Processing）和Cluster架构的分析，以及并行计算性能的评测方法。 2. 并行算法的设计：这一部分探讨如何设计高效的并行算法，包括设计基础、一般设计方法和技术，以及设计过程。这些内容是并行计算的核心，因为它们决定了算法在多处理器系统中的执行效率。 3. 并行数值算法：这部分讲解了并行计算中的关键数值运算，如基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组的求解和快速傅里叶变换（FFT），这些都是科学计算和工程问题中的常见操作。 4. 并行程序设计：最后，讲义涵盖了并行程序设计的基础，包括并行程序设计模型，如共享存储系统和分布式存储系统编程，以及并行程序设计环境和工具的使用，这些都是实现并行算法的实际手段。 课程中详细讲解了并行计算机系统的互连结构，包括系统互连、静态和动态互联网络，以及标准互联网络。此外，还讨论了并行计算机结构模型，如处理单元的组织方式和数据访问模式，这些都是理解和优化并行系统性能的关键。 通过对Gustafson定律的深入理解，以及并行计算的全面学习，开发者能够设计出更适合大规模计算任务的解决方案，有效利用硬件资源，提升计算效率，解决当代科学与工程问题的复杂计算需求。