并行计算详解：并行算法与并行计算机结构

"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。