并行计算详解:并行算法与并行计算机结构
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更新于2024-08-10
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"并行计算系列丛书 - 《并行计算:结构·算法·编程》(修订版) - 陈国良编著"
在并行计算领域,点到点和集合通信操作是关键概念,用于协调分布式计算节点之间的数据传输和交互。在《点到点和集合通信操作-ast2500手册》中,这些概念被详细阐述,以帮助理解不同类型的通信模式在并行计算中的作用。
首先,点到点通信是指一个计算节点向另一个特定节点发送信息的过程。这种通信方式通常用于单对单的数据传输,例如在分布式计算环境中,一个进程可能需要将数据发送给另一个进程进行处理。在图12.15中,可能展示了不同节点之间直接的数据流路径。
播送(Broadcast)操作是将信息从一个节点发送到所有其他节点的过程,常用于同步或分发相同的输入数据到所有参与计算的进程。例如,在并行计算环境中,一个进程可能需要广播一个初始条件或更新,确保所有节点在同一时间点开始下一步计算。
散播(Scatter)则是将数据集分散到多个节点,每个节点接收一部分数据。这在并行处理大型数组或矩阵时尤其有用,因为每个节点可以独立处理其分配的部分。
收集(Gather)操作是将来自多个节点的数据汇集到一个节点,通常用于聚合结果或合并计算。例如,每个进程计算一部分问题,然后将结果返回给一个主节点进行汇总。
全交换(All-to-all)是所有节点间互相通信,每个节点都与其他所有节点交换数据。这种操作在需要每个节点拥有完整数据副本的场景中常见,如数据的完全复制。
移位(Shift)操作涉及节点间的数据移动,通常用于传递信息或实现某种循环操作。例如,数据可以在环形结构的节点间顺时针或逆时针移动。
归约(Reduce)和前缀和(Prefix Sum)是两种重要的集体通信操作。归约操作从所有节点收集数据,然后通过一个可结合的操作(如加法或乘法)将其组合成一个单一值,这通常用于求和或最大值等计算。前缀和操作则是在所有节点上累加数据,每个节点不仅计算自身的值,还包含它之前所有节点的累积和,最后的结果是一个累积序列。
《并行计算:结构·算法·编程》一书深入探讨了这些通信模式,并结合并行计算的硬件基础、并行算法设计和并行程序编写,提供了全面的理论与实践指导。对于学习并行计算的本科高年级学生、研究生和科研人员来说,这本书是一份宝贵的参考资料,能够帮助他们掌握并行计算的核心概念和最新进展。
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杨_明
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