华南理工：共享存储编程详解与OpenMP应用

共享存储编程模型是一种高效的并发编程范式，它允许多个线程访问和操作同一份全局共享存储空间。这种模型的主要特征包括： 1. **数据共享与隔离**： - 共享存储的核心优势在于所有线程可以直接访问和修改共享数据，这使得信息传递变得高效。然而，数据可以是共享的，即对所有线程公开，也可以是私有的，每个线程有自己的私有数据区域，仅能被该线程访问。 - 为了确保线程安全，程序员需要显式或隐式地管理同步，以避免数据竞争和不一致。 2. **时间步长与同步**： - Cannon算法和DNS算法是两种并行计算方法，它们的时间步长取决于算法设计。Cannon算法可能通过有效的数据分布和同步机制，使得每个步骤可以并行处理，从而缩短了整体执行时间。 - DNS算法同样可能通过优化的数据访问策略来提高效率，但同步细节取决于其具体实现。 3. **Fork-Join模型**： - Fork-Join模型是一种任务分解和合并的编程模式，它将大任务划分为子任务，通过子线程的并发执行，最后再合并结果。这种模型通常用于递归算法的并行化。 4. **OpenMP**： - OpenMP是一种并行编程API，它提供了一组指令来简化在共享内存系统上进行并行化，使得开发者可以在C/C++等语言中方便地实现共享存储编程模型。 5. **线程概念与多线程优势**： - 线程是轻量级的执行实体，可以单独执行计算任务。多线程的优势在于简化交互密集型程序编写，提高程序吞吐量，并在多处理器系统中并发运行，避免资源浪费。 6. **线程与进程的区别**： - 多线程共享内存和系统资源，可能导致线程间数据交互和状态影响。相比之下，进程之间数据独立，切换线程的成本较低。 7. **Java对线程的支持**： - Java作为一种高级语言，提供了强大的线程支持，简化了多线程编程。它的线程库和并发模型如synchronized关键字和java.util.concurrent包为开发者提供了丰富的工具，确保了数据的一致性和线程安全。 共享存储编程模型在高性能计算中扮演关键角色，它通过数据共享和适当的同步机制，实现了代码的并行化，提高了计算效率。在实际编程中，理解并熟练运用这种模型，对于开发出高效、可扩展的多线程应用至关重要。