并行计算基础:通信子与MPI消息传递
"这篇讲义主要探讨了通信子在并行计算中的概念和作用,以及并行计算的基础知识,包括并行计算机系统结构、并行算法设计和并行数值算法等核心主题。" 通信子(Communicator)是并行计算中的关键概念,它是一个由一组进程(Process Group)组成的集合,这些进程共同工作来完成特定的计算任务。通信子同时也包含了上下文(Context),用于定义和管理进程间的通信。在这个上下文中,每个进程都有一个唯一的编号(Rank),从0到进程组大小减1,通过MPI_Comm_size和MPI_Comm_rank这两个MPI例程可以获取组的大小和每个进程的编号。通信子允许进程间进行有效且有序的信息交换,例如,MPI_Send函数用于发送消息,其中的address表示数据的内存地址,count表示数据的数量,datatype是数据类型,destination是接收进程的编号,tag是消息标签,用于区分不同的消息。 并行计算是解决高复杂度计算问题的重要手段,涉及多个处理器或计算节点同时处理任务。在讲义中,第一篇介绍了并行计算的基础,涵盖了并行计算机系统结构模型,如SMP(对称多处理器)、MPP(大规模并行处理)和Cluster(集群)。并行计算性能评测也是讨论的一部分,这有助于理解如何评估和优化并行系统的性能。 第二篇深入到并行算法的设计,包括设计基础、一般设计方法、基本设计技术和设计过程。这强调了并行化算法在提升计算效率上的重要性,特别是在处理大规模数据和复杂计算时。 第三篇关注并行数值算法,讲解了基本通信操作,如MPI中的消息传递,以及稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换等关键的计算任务。 第四篇则讨论了并行程序设计,从基础理论到共享存储系统和分布式存储系统的编程,还包括并行程序设计环境和工具的使用。 整体来看,这份讲义为理解和实践并行计算提供了一个全面的框架,涵盖了从硬件结构到软件实现的各个方面,对于学习和研究并行计算的学者来说是一份宝贵的参考资料。
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