并行计算机系统结构与算法设计

存储器性能-第01-03章：并行计算 本章节主要讲解存储器性能的基本概念和并行计算的相关知识点。 一、存储器的层次结构 存储器的层次结构可以分为三级，即Cache（C）、主存储器（主存，L）和辅助存储器（B）。Cache是CPU内置的高速缓存，用于存储频繁访问的数据。主存储器是计算机的主要存储设备，用于存储程序和数据。辅助存储器是计算机的外部存储设备，用于存储大量数据。 二、估计存储器的带宽 存储器的带宽是指存储器在单位时间内可以传输的数据量。可以使用以下公式来估计存储器的带宽： B = 3*8*100*10^6 B/s = 2.4GB/s 其中，B为存储器的带宽，3为RISC指令的字节数，8为每个RISC指令的字节数，100MHz为存储器的频率，10^6为换算因子。 三、并行计算的相关知识点 并行计算是指通过多个处理器或核心同时执行任务以提高计算速度的技术。并行计算可以分为两个级别：指令级并行和数据级并行。指令级并行是指在同一个指令流中执行多个指令，而数据级并行是指在同一个数据集上执行多个操作。 四、并行计算机系统及其结构模型 并行计算机系统可以分为三类：SMP（Symmetric Multi-Processor）、MPP（Massively Parallel Processor）和Cluster。SMP系统是一种共享存储器的系统，每个处理器都可以访问所有存储器。MPP系统是一种分布式存储器的系统，每个处理器都有其自己的存储器。Cluster系统是一种多个独立计算机系统组成的系统，每个计算机系统都可以作为一个独立的处理器。 五、并行算法的设计 并行算法的设计是指设计可以在并行计算机系统上运行的算法。并行算法的设计需要考虑两个方面：算法的并行性和数据的并行性。算法的并行性是指算法可以被分解成多个可以并行执行的任务，而数据的并行性是指数据可以被分解成多个可以并行处理的部分。 六、并行计算性能评测 并行计算性能评测是指对并行计算机系统的性能进行评估。评测的指标包括执行时间、速度up、加速比等。 七、并行数值算法 并行数值算法是指使用并行计算机系统来解决数值问题的算法。并行数值算法可以分为两类：直接方法和迭代方法。直接方法是指使用矩阵分解和矩阵乘法来解决线性系统，而迭代方法是指使用迭代公式来解决线性系统。 八、结论 本章节主要讲解了存储器性能和并行计算的相关知识点，包括存储器的层次结构、估计存储器的带宽、并行计算机系统及其结构模型、并行算法的设计、并行计算性能评测和并行数值算法等。这些知识点对于学习并行计算和高性能计算非常重要。