并行计算基础：静态互连网络与并行系统结构

"这篇讲义主要探讨了静态互连网络在并行计算中的应用，以及并行计算的基础知识，包括并行计算机系统结构模型、当代并行机系统类型、并行计算性能评测、并行算法设计和数值算法，以及并行程序设计等内容。" 在并行计算领域，静态互连网络是一种常见的系统互连架构。这种网络结构在1-D Linear Array（一维线性阵列）中得到体现，是最简单的并行计算互连方式。每个节点仅与其相邻的两个节点相连，形成一个线性的链状结构，这种连接方式也被称为二近邻连接。对于N个节点的系统，需要N-1条边来连接所有节点，内节点的度为2，网络的直径为N-1，对剖宽度为1。如果首尾节点相连，这个结构就转变成一个循环移位器，也就是环形网络，可以是单向或双向的。在双向环中，所有节点的度均为2，直径保持不变；而在单向环中，直径变为N-1，对剖宽度增加到2。 并行计算的基础包括并行计算机系统及其结构模型的探讨。讲义中提到了SMP（Symmetric MultiProcessing，对称多处理）、MPP（Massively Parallel Processing，大规模并行处理）和Cluster（集群）这三种当代并行机系统。SMP是共享内存的多处理器系统，MPP则是由大量处理器通过通信网络连接，每个处理器拥有自己的本地内存，而Cluster则是一组通过高速网络互连的工作站或服务器，共同执行计算任务。 在性能评测方面，讲义涵盖了并行计算的关键指标，这对于优化并行算法和系统性能至关重要。此外，讲义还深入到并行算法的设计，包括设计基础、一般设计方法和技术，以及设计过程。这些内容对于开发高效能的并行算法至关重要。 并行数值算法部分讨论了基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换（FFT）。这些是科学计算和工程问题中常用的计算任务，它们在并行环境下能得到显著的加速。 最后，讲义还涉及并行程序设计，包括基础理论、编程模型、共享存储系统和分布式存储系统的编程，以及并行程序设计环境和工具。这些内容帮助开发者理解和应用并行计算技术，实现高效的并行程序。 这份讲义提供了一个全面的并行计算知识框架，从系统结构到算法设计，再到实际编程实践，为学习者提供了深入理解并行计算的途径。