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Study on Parallel Computing

  • 摘要: 随着计算技术和计算方法的飞速发展,当今几乎所有的学科均趋向定量化和精确化,这就导致了计算科学的产生和发展。计算科学已经和传统的理论科学和实验科学并列成为推动人类科技发展和社会进步的三大学科。而所谓并行计算,就是利用并行计算机来定量求解科学与工程问题,它所涵盖的学科内容比较宽广,主要包括并行计算的理论基础(即并行算法),并行计算的硬件平台(即并行计算机)和并行计算的软件支撑(即并行程序设计),其最终的目的是解决实际应用问题。本文给出了有关并行计算研究的一般性综述。本文的主要介绍了并行计算机体系结构、并行算法和并行编程。此外,本文还介绍了一些典型的并行应用和使能技术。并行计算机体系结构部分主要介绍了桌面多处理器、对称多处理机、工作站机群、并行向量处理机、大规模并行处理机、分布共享存储多处理机等并行计算机系统结构。同时也介绍了我国并行计算机的发展状况。并行算法部分主要介绍了并行算法的定义、分类,并行计算模型,并行算法的设计和实现,并行算法的性能评测等。并行计算模型包括共享存储的第一代并行计算模型,分布存储的第二代并行计算模型,层次存储的第三代并行计算模型等。并行算法的设计和实现包括并行算法的基本设计策略和基本设计方法,以及实现中的分解、调度等问题。并行算法的性能评测包括有关并行算法的加速比、效率、可扩放性等的评测方法。并行编程部分主要介绍了并行编程模型,并行编程语言和并行化方法,并行测试库等。并行编程模型包括共享变量、消息传递、数据并行、统一模型等。并行编程语言和并行化方法包括自动并行化、库扩展以及新的并行编程语言等。并行测试库则是介绍了常见的一些并行程序的测试库。并行应用和使能技术部分主要介绍了计算流体动力学、粒子输运以及其他一些应用,如环境和能量、生物学等。本文提出为了并行计算研究的持续发展和广泛应用,需要建立并行计算“结构—算法—编程—应用”完整的学科研究体系。此外,对并行计算机体系结构、并行算法、并行编程和并行应用等未来发展的方向做出了展望。

     

    Abstract: In this paper, we present a general survey on parallel computing. Themain contents include parallel computer system which is the hardwareplatform of parallel computing, parallel algorithm which is thetheoretical base of parallel computing, parallel programming which isthe software support of parallel computing. After that, we alsointroduce some parallel applications and enabling technologies. We arguethat parallel computing research should form an integrated methodologyof ``architecture --- algorithm --- programming --- application''.Only in this way, parallel computing research becomes continuousdevelopment and more realistic.

     

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