并行计算基础：异步APRAM模型与结构解析

"异步APRAM模型是并行计算领域的一种模型，主要由中科大用于教学。该模型也称为分相PRAM或MIMD-SM，特点是每个处理器具有独立的局部存储器、局部时钟和局部程序，没有全局统一的时钟，处理器异步执行。处理器间的通信通过共享内存（SM）进行，并且由于处理器间的依赖关系，程序员需要在并行程序中显式添加同步机制。模型中的指令类型包括全局读、全局写、局部操作和同步。课程内容涵盖了并行计算的结构、算法和编程，深入探讨了并行计算机系统、并行算法设计、并行数值算法以及并行程序设计等多个方面。" 异步APRAM模型是并行计算中的一个重要理论基础，它提供了一种理解和模拟多处理器系统中并发执行的框架。在这样的模型中，每个处理器不仅拥有自己的运算能力，还有独立的执行时间表，这使得计算过程更为灵活但同时也增加了同步的复杂性。由于不存在全局时钟，处理器之间的通信必须通过共享内存完成，这就要求程序员在编写程序时考虑数据一致性问题，适时插入同步操作来确保正确性。 并行计算的结构部分会讲解各种并行计算机体系结构，如对称多处理机（SMP）、大规模并行处理机（MPP）和集群（Cluster），这些结构在现代高性能计算中扮演着重要角色。性能评测章节则关注如何衡量并行系统的效率和性能。 并行算法设计是并行计算的核心，包括设计基础、一般设计方法和技术，以及设计过程。这部分内容将教导学生如何将问题转化为适合并行计算的解决方案，利用并行性提高计算速度。 在并行数值算法中，会涉及基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换等常见计算任务的并行实现，这些都是科学计算和工程应用中的关键步骤。 最后，关于并行程序设计，课程将涵盖并行程序设计基础、在共享存储和分布式存储系统上的编程，以及相关的开发环境和工具，旨在帮助学生掌握实际的编程技巧和实践策略。 通过这个课程，学习者可以全面理解并行计算的各个方面，从理论到实践，从系统架构到具体算法，为解决大规模计算问题打下坚实基础。