并行处理技术课程设计

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1、并行处理技术课程设计任课教师陆桑璐教授谢磊博士、讲师谢磊南京大学计算机科学与技术系主讲教师信息•主讲教师：谢磊博士，讲师•研究方向：分布式计算、无线网络、普适计算•联系方式–Email：lxie@nju.edu.cn–手机：13805150963•办公室：仙林校区计算机系大楼619室•主页：http://cs.nju.edu.cn/lxie/主要内容：一、课程简介二、课程的定位与目标三、课程的结构与内容四、课程的教学形式五、课程的考核形式六、课程的参考书籍课程简介-为何需要并行计算？Howtorunapplicationsfaster?课程简介-How to

2、 run applications faster?•Threewaystoimproveperformance–WorkHarder–WorkSmarter–GetHelp课程简介-Computer Analogy•Fasterhardware•OptimizedalgorithmsandTechniques•Multiplecomputerstosolveproblem课程简介-经典的并发模型：Pipeline （1）课程简介-经典的并发模型：Pipeline （2）课程简介-经典的并发模型：Pipeline （3）•Acanonicalfive‐stag

3、epipelineinaRISCmachine(IF=InstructionFetch,ID=InstructionDecode,EX=Execute,MEM=Memoryaccess,WB=Registerwriteback)课程简介-经典的并发模型：Pipeline （4）•Afive‐stagepipelinedsuperscalarprocessor,capableofissuingtwoinstructionspercycle.Itcanhavetwoinstructionsineachstageofthepipeline,foratotalofu

4、pto10instructions(showningreen)beingsimultaneouslyexecuted.课程简介-经典的并发模型：Pipeline （5）课程简介-并行计算的定义•并行计算–Parallel Computing：Multipleprocessescooperatingtosolveasingleproblem.–AParallel Computer isa“collectionofprocessingelementsthatcommunicateandcooperatetosolvelargeproblemfast”[David

5、E.Culler]•计算科学–理论科学、实验科学外一个新的学科分支–计算科学：计算物理、计算化学、计算生物等课程简介-并行计算的应用需求•科学与工程问题的需求–气象预报、油藏模拟、核武器数值模拟、航天器设计、基因测序等。–需求类型：计算密集、数据密集、网络密集。课程简介-并行计算的范畴•相对于串行计算，并行计算可以划分成时间并行和空间并行。•时间并行即流水线技术，空间并行使用多个处理器执行并发计算，当前研究的主要是空间的并行问题。•以程序和算法设计人员的角度看，并行计算又可分为数据并行和任务并行。数据并行把大的任务化解成若干个相同的子任务，处理起来比任务并行

6、简单。并行计算的设计过程问题•并行计算的一般设计划分过程–划分、通信、组合、通信映射组合映射课程简介-并行计算的面临的挑战•并行计算vs串行计算–是否一定能够得到性能的提升？–是否能够得到性价比的提升？•如何提升并行计算的性能？–硬件（结构）–软件（算法、编程）•并行计算的性能瓶颈–同步–通信•如何将并行计算的理念实际转化到当前的高性能应用中？课程定位-本科生课程课程的目标•全面介绍并行计算涉及的基础性内容。–并行计算的硬件基础：并行计算机系统及结构模型–并行计算的核心内容：并行算法设计与并行数值算法–并行计算的软件支持：并行程序的设计原理与方法•以并行算法

7、设计为课程的核心内容。–并行算法的设计基础–并行算法的设计策略–并行算法的设计技术–并行算法的设计过程课程的结构与内容结构并算法行计编程算应用课程的结构与内容•并行计算硬件结构基础(15%课时量)第一章并行计算机系统及其结构模型第二章当代并行机系统：SMP、MPP和Cluster第三章并行计算性能评测课程的结构与内容•并行算法的设计(40%课时量)第四章并行算法的设计基础第五章并行算法的一般设计方法第六章并行算法的基本设计技术第七章并行算法的一般设计过程课程的结构与内容•并行数值算法(15%课时量)第八章基本通信操作第九章稠密矩阵运算第十章线性方程组的求解第

8、十一章快速傅里叶变换课程的结构与内容•并行程序设计(