并行计算基础与程序设计详解

并行程序设计概述是关于并行计算的重要主题，它涉及到如何在多核处理器或分布式系统中设计和实现高效的计算流程。该讲义由国家高性能计算中心（合肥）提供，主要分为四个部分： 1. 并行计算机系统及其结构模型：这一章介绍了并行计算的基本概念，包括其与计算科学的关系，以及当前科学与工程问题对并行计算的需求。同时，讨论了并行计算机系统的互连方式，如静态、动态和标准互联网络，以及不同的系统结构模型。 2. 并行算法设计：这是讲义的核心部分，涵盖了并行算法设计的基础，如一般设计方法和技术，以及针对特定任务如稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换的并行化策略。 3. 并行数值算法：这部分专门研究如何将并行思想应用到数值计算中，涉及基本通信操作和密集矩阵运算的并行实现。 4. 并行程序设计：这一部分深入探讨了并行程序设计的实践，包括基础原理、共享存储系统编程，以及在分布存储系统中的并行编程技巧。还介绍了并行程序设计环境和工具的使用。 通过这些章节的学习，学生能够理解并行计算的核心原理，掌握如何设计高效并行算法，并熟悉相关的编程模型和工具，这对于解决大规模、复杂问题具有实际意义。难点在于理解和处理并行程序中的交互与通信问题，这要求程序员具备良好的并发控制和数据一致性管理能力。 这门课程旨在培养学生的并行计算思维，使他们能够在现代信息技术环境中开发出具有竞争力的并行应用程序，以满足不断增长的计算性能需求。