并行计算：结构、算法与编程概览

"该资源是中科大的一份关于并行计算的讲义，涵盖了并行计算的基础、算法设计、数值算法以及程序设计等多个方面。通过具体的计算示例（如C00到C11的计算）展示了并行计算的原理，并讨论了不同维度的复制和求和操作。此外，还提到了并行计算机系统的结构模型，包括静态和动态互联网络以及标准互联网络，以及并行计算机的访问模式。" 这篇讲义深入探讨了并行计算这一关键的计算机科学领域，首先阐述了并行计算与计算科学的关系，强调了在解决当代科学和工程问题中的计算需求。并行计算允许同时执行多个任务或数据处理，显著提高了计算效率和解决问题的能力。 接着，讲解了并行计算机系统互连的不同类型，包括系统互连、静态互联网络（如总线、交叉开关等）、动态互连网络（如消息传递接口MPI）以及标准互联网络（如Ethernet、InfiniBand）。这些网络结构是构建并行计算平台的基础，影响着数据传输的速度和效率。 讲义进一步深入到并行计算机系统结构，介绍了并行计算机结构模型，例如SIMD（单指令多数据）和MIMD（多指令多数据）模型，它们分别对应于数据流和任务流的并行性。并行计算机的访存模式，如共享存储和分布式存储，也是并行编程中必须考虑的关键因素。 在并行算法设计部分，讲义涵盖了基础和一般设计方法，包括如何分解问题、如何在并行环境中实现算法以及并行化的基本技术。这些内容对理解和实现高效的并行算法至关重要，特别是在处理大规模数值计算时，如稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换。 最后，讲义涉及了并行程序设计，包括并行程序设计基础、模型（如共享存储和分布式存储模型）以及编程环境和工具。并行编程模型如OpenMP和MPI被广泛用于实现并行计算，而并行程序设计环境和工具则提供了调试、性能分析和优化的手段，帮助开发者最大化利用并行计算资源。 这份讲义全面覆盖了并行计算的理论与实践，对理解并行计算原理、设计并行算法和编写高效并行程序具有很高的指导价值。无论是对初学者还是专业人士，都是一个宝贵的参考资料。