中科大讲义：并行计算基础与性能分析详解

并行程序性能分析是并行计算领域中的关键课题，它涉及对并行程序在执行过程中的性能进行预测、监控和优化。本讲义围绕中科大的课程“并行计算——结构•算法•编程”展开，涵盖了多个核心内容。 首先，课程从并行计算机系统及其结构模型入手，探讨了并行计算的基本概念，包括其与计算科学的关系以及现代科学与工程问题对高性能计算的需求。章节中详细介绍了不同类型的并行计算机系统，如SMP（Symmetric Multi-Processing）、MPP（Massively Parallel Processing）和Cluster架构，以及它们之间的区别和应用场景。 性能评测是课程的重要部分，第三章讨论了并行计算的性能评价指标，包括如何选择合适的参数来衡量并行程序的效率。接着，课程深入到并行算法设计，从基础理论到实际设计技术，如第四至七章中介绍的并行算法设计方法和过程，以及针对数值计算的具体操作，如基本通信、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换。 并行程序设计是实现并行性能的关键，从第十二章的并行程序设计基础开始，逐渐深入到共享存储系统编程、分布存储系统并行编程，以及并行程序设计环境和工具的选择和使用。这一部分强调了如何利用适当的模型和工具来编写和调试高效的并行程序。 性能分析不仅局限于静态预测，还包括动态监控。课程介绍了在线和离线的监控工具，以及时钟驱动和事件驱动两种监控方式。通过性能可视化，学习者可以更好地理解数据生成、显示和分析，同时增强与用户的交互体验。 总结来说，这门课程提供了全面的并行计算知识，从系统结构、算法设计到程序实现，旨在帮助学生掌握并行计算的关键技能，以便应对复杂计算挑战。通过学习这些内容，可以有效地提升并行程序的性能，从而在实际工程应用中取得更好的效果。