SIMD网络模型中的并行搜索算法实现

"本文档主要介绍了在SIMD（Single Instruction Multiple Data，单指令多数据）互连网络模型上执行的一种并行算法，用于在给定的无序整数序列中搜索特定值。" SIMD互连网络模型是并行计算领域中的一个架构，其中多个处理单元共享同一指令流，但各自处理不同的数据。这种模型适用于执行相同操作的大量数据，例如在图像处理或大规模数值计算中。在9.3章节中，文档详细描述了一个在网孔（Mesh）结构上的随机序列搜索算法。 网孔结构是一种二维数组的处理器布局，其中每个处理器（P(i,j)）都与其相邻的处理器相连。在这个算法中，目标是确定整数序列S中是否存在值为x的元素。算法分为两个阶段：展开（Expansion）和折叠（Folding）。 1. 展开阶段： 开始时，P(1,1)读取输入x。如果x等于s1,1（序列的第一个元素），则在P(1,1)处设置响应位b1,1为1，否则为0。然后，这个信息以及x沿着行和列交替传播。例如，P(1,1)将(b1,1,x)发送给P(1,2)，如果x等于s1,2或者b1,1为1，那么P(1,2)设置b1,2为1，否则为0。这个过程持续进行，直到x达到网孔的最后一行最后一列的处理器P([pic],[pic])。 2. 折叠阶段： 在展开阶段结束后，每个处理器都已经有机会与x进行比较。折叠过程是展开的逆操作，响应位bi,j沿着行和列交替返回，自右至左，自底至上，最终结果回收到P(1,1)。 并行算法的伪代码如下： 输入：随机序列S=(s1,…,sn)，目标值x 输出：若si,j=x，则bi,j=1，否则为0 算法MESHSEARCH(S,x,k): 1. P(1,1)读取输入x 2. 检查x是否等于s1,1，设置b1,1 3. 使用并行循环逐行和逐列传播信息和比较x 4. 折叠过程，回收响应位到P(1,1) 这个算法利用了SIMD架构的并行性，可以高效地在大型数据集上执行，特别是在网孔结构的并行计算机上。通过并行处理，搜索速度大大提高，尤其是在序列较长时。