并行计算：硬件基础、算法设计与数值应用

“第01-03章：并行计算” 并行计算是计算机科学中的一个重要领域，它涉及如何利用多个处理器或者计算节点同时处理不同的任务，以提高整体计算效率和解决问题的速度。这个主题通常包括三个核心方面：并行计算的硬件基础、并行算法的设计以及并行数值算法的应用。 在硬件基础部分，课程会深入探讨并行计算机系统及其结构模型。第一章主要介绍并行计算机系统的概念，包括不同类型的并行架构，如共享内存（SMP，Symmetric MultiProcessing）系统，大规模并行处理（MPP，Massively Parallel Processing）系统，以及集群（Cluster）系统。理解这些结构对于设计有效的并行程序至关重要，因为它们决定了数据如何在多处理器之间分配和通信。 第二章将具体讨论当代的并行机系统，例如SMP、MPP和Cluster系统的特点和应用场景。SMP系统允许多个处理器共享同一内存空间，适合于多线程应用；MPP系统由大量独立的处理器通过高速网络连接，适合于大数据量的科学计算；而Cluster系统则由一组相对廉价的计算机节点组成，通过网络互联，适合于分布式计算任务。 第三章并行计算性能评测将讲解评估并行系统性能的方法，包括常用的性能指标，如速度up、效率等，并介绍如何分析和优化并行程序的性能。 在并行算法设计部分，第四章至第七章将详细阐述如何设计高效的并行算法。第四章是设计基础，第五章和第六章将介绍一般设计方法和技术，如划分、映射、同步和通信等。第七章将展示并行算法设计的一般过程，帮助学生理解如何从串行算法转化为并行算法。 第三篇并行数值算法，虽然在课堂上可能不作详细讲解，但会涵盖如何在并行环境中实现数值计算的优化，这在科学计算和工程应用中具有广泛的应用，如求解线性方程组、数值积分和微分方程等。 课程对学生的出勤和作业有明确要求，强调了团队合作和课堂纪律，以确保每个学生都能充分参与并从中受益。此外，实验课和机考成绩也是总评成绩的重要组成部分，旨在提高学生的实践能力和问题解决能力。 这个课程将引导学生全面理解并行计算的原理，掌握并行算法设计技巧，并能够应用这些知识解决实际的计算问题，为他们在未来的职业生涯中应对高性能计算挑战打下坚实的基础。