并行计算基础与设计：中科大讲义详解

并行计算是现代计算机科学中的一个重要领域，它利用多核处理器或分布式系统来加速计算任务的执行。中科大的讲义"XH并行性构造-并行计算"深入探讨了这一主题，从基础概念到高级编程技巧。课程内容包括以下几个关键部分： 1. 并行计算机系统及其结构模型：首先介绍了并行计算的定义，它关注的是如何利用多个处理单元同时执行计算任务，以解决大规模和复杂的问题。讲义涵盖了并行计算与计算科学的关系，以及当代科学与工程问题对高效计算的需求。 2. SMP、MPP和Cluster架构：章节详细讨论了单指令流多处理器(SMP)、大规模并行处理(MPP)系统和集群计算架构，这些都是并行计算的主要实现方式。 3. 性能评测：通过第三章，学生可以学习如何评估并行系统的性能，包括基准测试和衡量指标，这对于优化并行程序至关重要。 4. 并行算法设计：从基础设计原则到一般设计过程，课程涵盖了一系列并行算法的设计技术，包括基本通信操作、矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换等核心算法。 5. 并行程序设计：这部分深入到并行程序的编写，包括共享存储系统编程、分布存储系统并行编程，以及如何在不同的编程环境中和工具下设计并行程序。 6. 并行计算的结构模型：详细介绍了并行计算机系统的结构模型，如并行计算机的层次结构和连接机制，帮助理解硬件如何支持并行计算。 通过这些内容，学生不仅能够掌握理论知识，还能了解到如何将理论应用到实际项目中，设计和优化高效的并行程序，以应对现代科学和工程中的计算挑战。并行计算是信息技术发展的重要驱动力，对于提高计算效率和解决大规模数据处理问题具有重要意义。