单代码理解SPMD并行计算：从原理到编程示例

"本资源是中科大讲义，主要讲解了单代码方法在SPMD（Single Program Multiple Data）并行计算中的应用。SPMD是一种编程模型，允许同一份程序代码在多个处理节点上同时执行，每个节点处理不同的数据部分，从而实现数据并行性。用户需要编写一个带有`parfor`循环的程序，通过`my_process_id()`获取当前处理节点的ID，然后根据`number_of_processes()`确定每个节点的处理范围。例如，对于一个数组操作，用户可以使用数据并行的方式更新数组元素，如`C[i]=A[i]+B[i]`，或者使用`forall`循环遍历执行。 程序经编译后会生成可执行文件A，通过shell脚本将它部署到指定数量的节点上运行，命令通常是`run A –numnodes N`。这种设计方法利用了并行计算的结构，即所有处理节点都执行相同的代码，但处理的数据不同，确保了高效地利用多核处理器或分布式系统资源。 课程内容涵盖了并行计算的广泛基础，包括并行计算机系统的结构模型、当代并行机系统类型（SMP、MPP、Cluster）、性能评测、并行算法设计和实现、基本通信操作、数值算法（如稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换）、并行程序设计的各个方面，如共享存储系统编程、分布存储系统并行编程以及编程环境和工具。 通过这些讲解，学习者能够理解并行计算的原理、设计策略和实际应用，这对于理解和开发高效能的并行应用程序至关重要。课程强调了并行性问题的解决，尤其是在面对大规模科学计算和工程问题时，如何通过并行计算来提高计算效率和解决问题的能力。"