并行计算在CSE中的应用与挑战
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"CS267课程是关于并行计算机应用的深入探讨,由Jim Demmel教授主讲,该课程旨在帮助学生理解为何强大的并行处理能力对于现代高性能计算(HPC)至关重要。课程内容包括大型科学与工程问题对高性能计算机的需求,以及为何编写高效的并行程序具有挑战性。 首先,教授解释了为什么当今的计算机必须是并行处理器。随着科学技术的发展,特别是计算机科学与工程领域,许多大规模的计算任务如气候建模、分子模拟、金融建模等,其规模超出了单个处理器的能力范围,这就迫使计算机设计者转向并行处理,以提升处理速度和效率。 其次,课程的重点放在了性能衡量单位上。在HPC中,重要的度量标准有浮点运算(Flop)、每秒浮点运算次数(Flop/s)、数据大小(以字节计)。例如,Flop代表一个浮点运算,而Mflop/s则是百万次浮点运算每秒,不同的规模级别(从Mega到Exa)体现了计算能力的巨大跃升。这些单位不仅适用于服务器和超级计算机,也延伸到了个人设备如笔记本和手持设备,尽管这些设备的性能可能不如专业级系统,但它们也在逐渐向并行计算靠拢。 此外,课程还涵盖了并行编程的难度。由于多核处理器和分布式计算环境的复杂性,编写并行代码不仅要考虑算法的优化,还要确保数据同步、错误处理和负载均衡等问题,这对程序员的技能提出了很高的要求。然而,随着硬件的进步和软件工具的发展,编写并行程序的难度正在逐步降低。 最后,课程的结构被介绍为一系列单元,涵盖了商业问题的应用,包括但不限于云计算、大数据处理和人工智能等领域。这些实际应用展示了并行计算在现代社会中的广泛作用,并鼓励学生们将理论知识与实际问题相结合。 CS267-Lecture1为学习者提供了一个全面的框架,从并行计算的基础概念到实际应用,帮助他们理解并掌握在快速发展的技术环境中编写和利用并行程序的关键。"
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