并行计算：基本通信操作详解与通信选路策略

本章内容主要聚焦于并行计算中的基本通信操作，这是并行算法设计和实现的重要组成部分。在并行计算领域，特别是针对大规模并行计算机系统，如对称多处理机（SMP）、大规模并行处理机和分布式系统（如机群系统），处理器间的数据交换（即消息传递）是不可或缺的。通信操作涉及到不同处理器之间的互连拓扑、通信选路策略和消息传递机制，这些在矩阵运算、稠密与稀疏线性方程组求解、快速傅里叶变换等核心计算任务中扮演关键角色。 首先，章节探讨了确定的维序（Dimension-Ordering）方法，这是一种在通信操作中选择消息传递路径的方式，它有助于优化通信效率，减少数据竞争和通信延迟。存储转发（Store-and-Forward, SF）和切通（Cut-Through, CT）是两种常见的通信机制。存储转发是一种逐段传输数据至目标节点的技术，适合于复杂的网络结构；而切通则是通过直接将数据从发送者传送到接收者，适用于低延迟的网络连接。 本章重点研究了在环形、二维网孔（如Mesh）和超立方（Cubical）等不同类型的连接上进行的一对一（One-to-One）、一对多（One-to-Many）、多对多（Many-to-Many）等基本通信操作。这些通信操作不仅影响着算法的效率，还与处理器间的数据依赖性密切相关，是并行程序设计中的基石。 在并行计算的硬件和软件支持方面，章节涉及了并行计算机系统结构模型，以及如何利用这些结构来设计并行算法。并行算法设计策略和技术是核心内容，包括如何分解任务、分配资源和同步通信，这些都是为了最大限度地发挥多处理器的协同效应。 此外，书中还介绍了并行程序设计的基础，如共享存储与分布存储系统的编程模型，以及并行程序设计环境和工具的选择与使用。这些内容旨在为高校计算机及相关专业学生，特别是研究生，提供全面的并行计算学习材料，同时也能满足计算科学与工程领域研究人员的需求。 作者陈国良是中国科学技术大学教授，具有深厚的学术背景和丰富的国际交流经验。他编著的这本书是面向21世纪的教科书，不仅在内容上紧跟并行计算的最新发展，还在教学实践中获得了高度认可，体现了并行计算领域的前沿研究和实用价值。