华中科技大学计算机科学与技术实验报告-并行编程环境与图像卷积

"ACM1401_U201414713_李昊洋1" 这篇实验报告来自于华中科技大学计算机科学与技术学院的一位学生，李昊洋，他在2017年7月完成了这个实验项目。实验的主要目的是让学生熟悉并行编程环境，掌握基本的并行编程理论和方法，特别是如何在Linux系统下利用pthread、OpenMP以及MPI这些工具来优化程序性能。 实验的第一部分，Lab1，重点在于理解并行编程环境。实验内容包括使用pthread和OpenMP将向量加法操作并行化，并通过MPI体验简单的通信机制。实验结果显示，在三种不同的执行方式中，串行执行的时间最长，pthread程序次之，而OpenMP的执行时间反而是最长的。这可能是由于OpenMP在创建新线程时产生的额外开销导致的。 Lab2则深入到pthread的使用，目标是掌握并行编程设计的基本原则和性能优化，以及数据分区和任务分解的基本方法。实验的具体任务是实现图像卷积操作的并行算法。图像卷积是一种常见的图像处理技术，通过一个卷积核与图像的每个像素邻域进行点乘后再求和，以达到滤波或其他效果。实验中，学生需要理解和实现这一过程的并行化。 整个实验报告揭示了并行计算的关键概念，包括线程的创建与管理、OpenMP的并行化策略、以及pthread在图像处理中的应用。这些知识对于计算机科学与技术专业的学生来说是非常重要的，因为它们涉及到高性能计算和大规模数据处理的核心技术。通过这样的实践，学生不仅能够理论联系实际，还能提高解决复杂问题的能力，为将来从事相关领域的研究或工作打下坚实基础。