并行计算深入解析：SMP系统模型与编程

"这篇讲义主要探讨了SMP（Symmetric MultiProcessing，对称多处理）的程序执行模型，这是并行计算的一个重要领域。内容涵盖了并行计算的基础理论、并行计算机系统的结构模型，特别是SMP、MPP（Massively Parallel Processing，大规模并行处理）和Cluster（集群计算）等当代并行机系统。此外，还涉及并行计算的性能评测、并行算法设计的基础和方法、并行数值算法，以及并行程序设计的相关知识。在系统结构部分，讲解了互连网络的类型，包括静态、动态和标准互联网络，并介绍了并行计算机的结构模型和访问机制。" 本文深入研究了并行计算的各个方面，首先介绍了并行计算的概念及其在计算科学中的重要性，以及解决现代科学和工程问题时的计算需求。接着，详细分析了并行计算机系统互连结构，包括系统互连的基本概念，静态互联网络（如总线、交叉开关等）的特点，动态互联网络（如路由器网络）的工作原理，以及标准互联网络（如PCI-E、InfiniBand等）在并行计算中的应用。 在系统结构部分，讨论了并行计算机结构模型，这通常包括处理器、内存、I/O系统以及它们之间的通信机制。SMP模型是其中的一种，它允许多个处理器共享同一内存空间，提供了高效的数据访问和任务调度。同时，讲义也提到了MPP和Cluster这两种不同的并行计算架构，MPP适合大规模的并行处理，而Cluster则通过连接多台独立计算机构建出高性能的并行计算平台。 此外，讲义还深入到并行计算的性能评测，这是评估并行系统效率的关键。并行算法的设计是并行计算的核心，涵盖了设计基础、一般设计方法和技术，以及设计过程。在数值算法部分，讲解了基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换等重要主题，这些都是科学计算中的常见问题。 最后，讲义详细阐述了并行程序设计，包括基础概念、设计模型，以及在共享存储系统和分布式存储系统中的编程实践。并行程序设计环境和工具的介绍，旨在帮助开发者更有效地实现并行化代码，提高计算效率。 这份讲义全面覆盖了并行计算的理论与实践，是理解和掌握并行计算技术的重要参考资料，对于从事高性能计算领域的研究人员和工程师来说具有极高的学习价值。