中科大讲义：BSP模型详解：并行计算的结构、算法与编程

并行计算是现代信息技术中的关键领域，BSP模型（Bulk Synchronous Parallel Model）是由Leslie Valiant在1990年提出的一种异步多指令流、多数据流（MIMD-DM）模型，主要用于解决大规模并行问题。BSP模型强调了块内异步执行和块间同步的概念，这意味着处理器可以独立处理任务（块），但在每个同步阶段（ Barrier synchronization），所有块会同时完成它们的工作，进行全局通信和数据交换。 模型的核心参数包括： 1. p：处理器数，代表计算机系统中同时运行的独立处理单元。 2. l：同步障时间，即每个同步阶段所需的时间，这限制了系统的并行度和通信效率。 3. g：带宽因子，等于时间步数除以每包数据的传输速率，反映了系统中数据传输的能力。 中科大的讲义中，对并行计算进行了深入讲解，分为三个部分： - 第一篇介绍并行计算的基础，包括并行计算机系统及其结构模型，讨论了SMP（Symmetric Multi-Processing）、MPP（Massively Parallel Processing）和Cluster架构，以及并行计算性能的评估方法。 - 第二篇重点是并行算法的设计，涵盖了并行算法设计的基础、一般设计方法和技术，以及针对特定任务如稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换的并行实现。 - 第三篇则深入到并行程序设计，包括并行程序设计基础、共享存储系统编程，以及在分布存储系统中的并行编程技术和工具，如编程模型、环境和工具的选择。 这些章节详细探讨了并行计算在解决复杂科学与工程问题中的应用，以及如何通过合理的系统结构和算法设计来优化并行系统的性能。理解并掌握BSP模型对于设计高效的并行程序至关重要，它不仅适用于高性能计算中心这样的研究机构，也对现代信息技术产业的发展有着深远影响。