MPI并行编程入门与应用探索

"该资源是一本关于并行计算的书籍，名为《并行计算-结构·算法·编程（修订版）》，由陈国良编著，高等教育出版社出版。书中涵盖了并行计算的基础知识，包括并行计算机系统结构、并行算法设计、并行数值计算以及并行编程方法。此外，该书还介绍了MPI（Message Passing Interface）作为并行编程的一种常用接口，并强调了其可移植性和易用性。" 详细知识点： 1. **并行计算**：并行计算是指通过同时处理多个任务或数据片段来加速计算过程的技术。它可以显著提高计算效率，尤其对于大规模数据处理和复杂计算问题。 2. **MPI并行编程**：MPI（Message Passing Interface）是一种标准化的消息传递接口，用于编写并行程序。它允许不同进程之间通过发送和接收消息进行通信，实现数据交换和协调计算。 3. **并行计算结构**：并行计算结构包括对称多处理机（SMP）、大规模并行处理机（MPP）、机群系统等。这些系统通常有不同的架构，如共享内存、分布式内存或者混合模式。 4. **并行算法设计**：并行算法设计关注如何将算法分解为可并行执行的部分，通常包括数据并行、任务并行和管道并行等策略。并行算法设计的关键在于有效利用计算资源，减少通信开销，确保正确性和效率。 5. **并行数值计算**：并行数值计算是并行计算的一个重要领域，涉及到矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换（FFT）等。这些计算通常需要大量计算资源，并且可以通过并行化大大提高计算速度。 6. **并行程序设计**：并行程序设计包括共享存储系统和分布存储系统的编程。在共享存储系统中，所有进程可以访问同一块内存，而在分布存储系统中，每个进程拥有独立的内存空间，通信通过消息传递完成。 7. **并行程序设计环境与工具**：并行编程需要特定的开发环境和工具，如并行编译器、调试器、性能分析工具等，这些工具帮助开发者构建、测试和优化并行程序。 8. **并行计算的性能评测**：评估并行计算系统的性能通常涉及计算速度、通信延迟、吞吐量和效率等指标。性能评测对于理解和优化并行程序至关重要。 9. **可移植性与易用性**：MPI的标准化使得并行程序可以在多种并行计算平台上运行，而其易用性则降低了学习和使用门槛，使得更多开发者能够涉足并行编程。 10. **并行计算的应用**：并行计算广泛应用于科学计算、大数据分析、机器学习、气候模拟、生物信息学等多个领域，对解决计算密集型问题有着不可替代的作用。 11. **教育背景**：该书作为面向21世纪课程教材，适合计算机及相关专业本科高年级学生和研究生学习，并且对于计算科学与工程领域的研究生和科研人员也是有价值的参考资料。 《并行计算-结构·算法·编程》一书提供了全面的并行计算知识，涵盖了从理论到实践的多个层面，对于理解和掌握并行计算技术具有重要的指导价值。