并行与分布式计算：线程同步入门

"这篇文档是关于并行与分布式计算的系列教程的第一部分，主要探讨了线程同步（Synchronization）的概念。文档适用于对并行与分布式计算感兴趣的初级学习者，提供了一个快速学习的路径。接下来的内容将围绕进程（Processes）和同步展开，包括独立性分析、线程间的依赖关系以及在Linux环境下的实现。" 本文档首先引入了并行化程序设计的基本概念，强调了程序中独立部分的重要性。独立性是并行计算的基础，它允许不同的计算任务同时执行而不会相互干扰。文档引用了2.1节的内容，定义了程序的读集合（readset）和写集合（writeset）。读集合包含了程序读取但不修改的变量，而写集合包含了程序写入（可能也读取）的变量。如果两个程序部分的写集合互不重叠，并且各自都不操作对方的读集合，那么这两个部分就被认为是独立的。 文档通过矩阵乘法和区域积分两个例子来说明独立性的概念。在矩阵乘法中，数组A和B被读取但不修改，结果矩阵C被写入。每个部分独立处理C的不同区域，因此它们之间是独立的。而在区域积分问题中，每个部分计算整个区域的一个独立子部分，最终的结果需要在所有部分完成后进行求和，这展示了同步的需求。 此外，文档还提到了`egrep`作为查找问题的一个例子，暗示在后续的内容中会涉及到在并行环境中如何处理文本搜索这类任务的同步问题。在下一章，预计会介绍Pthreads，这是Linux环境下实现线程同步的一种常见方法，包括信号量（semaphores）、条件变量（condition variables）等工具。 在并行和分布式计算中，线程同步是确保数据一致性、避免竞态条件（race conditions）和死锁（deadlocks）的关键。正确地同步进程可以有效地利用多核处理器或分布式系统中的资源，提高程序性能。学习这部分内容将有助于理解如何在实际应用中设计和优化并行算法，以及如何解决并行计算中可能出现的复杂同步问题。