并行计算复习精华：架构、模式与历年考题解析

"《并行计算架构与模式》课程复习资料包含了三年的考试试题和教师期末重点，覆盖了课程的主要考点，特别强调了并行计算、缓存、并行存储器、流水线、多核架构、云计算等核心概念。" 在并行计算领域，了解并行计算架构与模式是至关重要的。并行计算通过同时处理多个任务或数据来提高计算效率，常见的并行架构可以分为共享内存和分布式内存两类。共享内存架构中，所有处理器可以访问同一块物理内存，如SMP（对称多处理器）系统；而在分布式内存架构中，每个处理器有自己的独立内存，如NUMA（非统一内存访问）结构。 缓存是提升处理器性能的关键，特别是在第二章中提到的Cache部分，深入理解其原理、架构和模型至关重要。4C模型涵盖了Cache的四个主要元素：Capacity（容量）、Line Size（行大小）、Mapping（映射机制）和Replacement Policy（替换算法）。优化设计通常围绕平均访问时间展开，关注性能参数如未中率和加速比。 并行存储器如RAID（冗余磁盘阵列）和并行存储系统是并行计算中的另一个重要主题。RAID提供了数据冗余和性能提升，而并行存储器系统则通过多个存储单元协同工作以提高读写速度。 流水线技术在第七章中被强调，它可以提高处理器的吞吐量。流水线冲突主要包括数据相关、控制相关和资源冲突，通过适当的指令调度和预测技术可以有效地解决这些问题。 多核架构在第十章中被列为重要考点，包括Mesi协议、Moesi协议以及ATR算法，这些是多核处理器中处理缓存一致性问题的方法。线程优先级、线程级推测和TLS（线程局部存储）也是多核编程中必须掌握的概念。 在第十一章中，我们关注多CPU系统，特别是SMP（对称多处理器），这是一种共享内存的并行计算架构。第十二章的云计算，尤其是关键技术和MapReduce模型，是现代大数据处理的基础，其中IaaS（基础设施即服务）是云计算服务模型的一部分。 复习题中涉及到的具体问题包括名词解释、画图题和分析题。例如，需要理解不同类型的流水线冲突及其解决方案，如何将串行程序转化为并行程序，以及并行程序设计的步骤和算法设计模式。此外，还需要熟悉云计算服务模型，并能设计协议以确保数据的安全性和完整性。 这个复习资料全面覆盖了并行计算架构与模式的各个方面，是准备相关考试或深入理解该领域的宝贵资源。