进程Q的并行计算代码示例：双缓冲与点对点通信

进程Q的代码是并行计算中的一个关键部分，它在并行计算流水线中扮演着数据交换和计算重叠的角色。该代码示例展示了如何在多处理器环境中利用双缓冲技术进行点对点通信。在这个例子中，有四个主要的内存区域：Xbuf0、Ybuf0、Xbuf1和Ybuf1，它们作为通信的临时存储空间，用于在不同处理器之间传递数据。 代码的核心逻辑如下： 1. 当Not_Done条件未满足时，进程Q进入循环。首先，它检查X是否等于Xbuf0，如果是，则将X和Y的数据从Xbuf1和Ybuf1复制到当前缓冲区，同时更新Xin和Yout指针指向下一个缓冲区。这样，数据在两个缓冲区之间交替流动，减少了同步开销。 2. 接下来，进程Q调用MPI_Irecv和MPI_Isend函数，异步地接收Xin的数据和发送Yout的数据。这两个函数是MPI（Message Passing Interface）库的一部分，用于在分布式系统中实现高效的进程间通信。 3. 在进行数据交换的同时，进程Q执行计算密集型任务Y=Q(X)，这里Q函数代表了并行计算中的一个具体算法或计算单元。通过这种方式，计算与通信在时间上相互重叠，提高了整体的计算效率。 4. 最后，进程等待两个通信操作（MPI_Wait）完成，确保数据传输完毕后再继续下一轮循环。这种非阻塞I/O和等待模式使得整个过程尽可能地保持并发，从而在多核系统中实现较高的吞吐量。 这段代码体现了并行计算中的几个核心概念：一是数据并行，通过多个处理器同时处理不同的输入数据；二是任务流水线，通过双缓冲技术优化数据传输路径；三是消息传递接口，用于在分布式系统中高效地交换数据；四是任务调度，通过异步I/O实现计算与通信的重叠执行。 中科大的讲义中，这部分内容涵盖了并行计算的基础理论和实践，包括并行计算机系统的结构模型、并行算法设计、基本通信操作、数值算法以及并行程序设计等。学习这些内容有助于理解和实现高效的并行程序，特别是在大规模并行计算环境中，如SMP（Symmetric Multi-Processor）、MPP（Massively Parallel Processor）和Cluster系统中。