并行计算基础：PVM命令详解

"这篇讲义主要涵盖了并行计算的基础知识，包括并行计算机系统的结构模型、当代并行机系统类型、并行计算性能评测、并行算法设计与数值算法、以及并行程序设计等多个方面。重点讲解了PVM（Parallel Virtual Machine）的主要命令，这是在并行计算中用于构建和管理分布式计算环境的一种软件系统。" 在并行计算领域，PVM（并行虚拟机）是一种广泛使用的工具，它允许用户在不同的硬件平台上运行并行应用程序，通过创建一个虚拟的并行计算环境来协调多个独立的计算节点。PVM的主要命令是理解并行计算的关键，以下是一些核心概念和相关知识点： 1. **并行计算基础**：并行计算是同时使用多个处理器执行任务，以提高计算效率和解决大规模计算问题。它与计算科学紧密相连，尤其在解决复杂的科学和工程问题时，如气候模拟、分子动力学等。 2. **并行计算机系统结构**：并行计算机系统可以分为多种结构模型，例如共享内存系统（如SMP，Symmetric MultiProcessor）、大规模并行处理系统（MPP）和集群（Cluster）。每种结构都有其独特的优点和适用场景。 3. **系统互连**：并行计算机中的节点需要通过互连网络进行通信，这可以是静态互联（预先定义的连接）或动态互联（运行时可变的连接），以及基于标准的互连网络，如Ethernet、InfiniBand等。 4. **并行计算性能评测**：评估并行系统性能通常涉及MPI（Message Passing Interface）的基准测试，如HPCC（High-Performance Computing Challenge）套件，以及效率和扩展性的度量。 5. **并行算法设计**：并行算法设计关注如何将任务分解、数据分配以及通信策略有效地整合，以充分利用并行性。设计基础包括负载平衡、通信开销最小化和算法的并行度。 6. **并行数值算法**：并行计算在数值分析中的应用，如基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换（FFT），这些都是科学计算中的关键操作。 7. **并行程序设计**：并行编程模型包括共享存储和分布式存储系统，如OpenMP和MPI。并行程序设计环境和工具如PVM、MPI库、开发工具和调试器，都是并行编程不可或缺的部分。 8. **PVM命令**：PVM系统提供了丰富的命令来管理进程、通信、数据传输和错误处理。例如，`pvm_spawn`用于启动新的进程，`pvm_send`和`pvm_recv`实现进程间通信，`pvm_barrier`用于同步所有进程，`pvm_exit`则用于终止进程。 PVM命令是并行计算中的重要工具，理解和掌握这些命令对于高效地开发和运行并行应用至关重要。通过学习和实践PVM，开发者能够更好地利用多处理器系统，解决计算密集型问题，并提升整体计算性能。