
并行计算标准探索:从MPI到HPF
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更新于2024-07-11
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"这篇讲义探讨了并行计算领域中建立新标准的必要性,并介绍了多种并行计算的标准和模型,以及并行计算的基础、算法设计、数值算法和程序设计的相关内容。"
在并行计算领域,建立新的标准至关重要,因为现有的标准可能无法满足不断发展的技术需求。例如,ANSI X3H5标准在1994年制定时,由于分布式机器的普及,其对循环级并行性的支持被认为过于精细,不适应当时的计算环境。Pthreads作为IEEE Posix 1003.4a标准,主要面向低端共享机器,如对称多处理器(SMP)系统,它对FORTRAN语言的支持不足,且更适合任务并行而非数据并行。MPI(Message Passing Interface)成为消息传递编程的标准,虽然功能强大,但对程序员的要求较高,不适合所有用户。
另一方面,HPF(High Performance Fortran)标准专注于分布式存储机器,尽管它旨在处理大规模科学计算,但依然存在挑战,比如如何有效地继承和移植大量的科学应用程序。这些标准存在的局限性表明,需要有新的标准来涵盖更广泛的并行计算场景,包括不同层次的并行性支持和不同类型的硬件架构。
讲义涵盖了并行计算的多个方面,从基础到高级主题。第一篇介绍并行计算的基础,包括并行计算机系统结构模型,讨论了SMP、MPP和Cluster等并行机系统。第二篇深入到并行算法设计,包括设计基础、一般设计方法和技术,以及设计过程。第三篇则关注并行数值算法,如基本通信操作、稠密矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换。最后,第四篇讨论并行程序设计,涵盖基础、编程模型、分布式存储系统编程,以及并行程序设计环境和工具。
通过这样的系统性学习,读者将能够理解并行计算的核心概念,掌握不同层次的并行算法设计,以及如何在不同的并行计算平台上编写和优化代码,从而更好地适应和利用现有的并行计算标准和未来可能出现的新标准。
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