并行计算深入探索：SMP系统结构与算法设计

"对称多处理机SMP-并行计算（中科大讲义）" 在计算机科学领域，对称多处理机（Symmetric MultiProcessing，简称SMP）是一种并行计算架构，它通过将多个处理器共享同一内存系统来实现并行处理。SMP架构中的每个处理器通常都有自己的片上和片外高速缓存，它们通过中央总线连接，形成一个统一内存访问（Uniform Memory Access，UMA）结构。这种设计允许所有处理器都能够平等地访问所有的系统资源，包括内存和输入/输出设备。 例如，SGI Power Challenge、DEC Alpha Server以及Dawning 1都是SMP架构的实例。这些系统的特点是它们能够同时执行多个任务或进程，提升了系统的整体处理能力，尤其适合那些可以被分解成并行部分的复杂计算任务。 并行计算的研究涵盖了多个方面，包括系统结构、算法设计和编程。本讲义中，"并行计算——结构•算法•编程"分为四个主要部分： 1. 第一篇是并行计算的基础，介绍并行计算机系统及其结构模型。这部分会深入讨论SMP、大规模并行处理机（MPP）以及集群（Cluster）等不同的并行计算架构，以及如何评估这些系统的性能。 2. 第二篇关注并行算法的设计，包括设计基础、一般设计方法、基本设计技术以及设计过程。这一部分旨在帮助读者理解如何将算法转化为能在并行系统上高效运行的形式。 3. 第三篇涉及并行数值算法，如基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换（FFT）。这些是科学计算和工程应用中常见的计算任务，通过并行化处理，可以显著提升计算速度。 4. 第四篇则涵盖了并行程序设计，从基础到具体编程模型，再到分布存储系统的编程，并介绍相关的设计环境和工具，以帮助开发者实际编写并行程序。 第一章的并行计算机系统及结构模型中，1.1节讨论了并行计算的概念及其在计算科学中的重要性，1.2节讲解了系统互连的各种方式，包括静态互联网络、动态互连网络和标准互联网络，而1.3节则介绍了并行计算机的结构模型，包括基本的并行计算机结构及其访存机制。 SMP架构是并行计算中的一个重要分支，它的研究和应用对于提高计算效率、解决大规模问题具有重要意义。通过对并行计算的深入学习，可以掌握设计和优化并行算法的技巧，以应对现代科学和工程领域日益增长的计算需求。