《并行计算》教学大纲
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教学大纲
课程名称：并行计算
预修课程：计算机体系结构、数据结构等
开课学期：
总学时：60
学分：
大纲撰写人：陈国良、徐云、孙广中
一、教学目标及要求
本课程是为计算机科学与技术专业的高年级本科生开设的专业课，也可作为面向科学和工程计算的非计算机专业的高年级本科生和研究生的选修课程。
通过此课程的学习，可使学生了解和掌握计算机学科中以及大型科学与工程问题中的基本的并行与分布计算方法及其软硬基础。
二、教学重点和难点
重点：并行计算机系统结构、模型、互连方式和性能评价，并行计算模型，并行算法设计策略、基本设计技术和PCAM设计方法学，典型的并行数值算法，并行程序设计等。
难点：并行结构模型和计算模型的理解，并行算法基本设计技术，并行数值算法等。
三、教材及主要参考书教材
陈国良，《并行计算：结构，算法，编程》，北京：高教出版社，1999(初版)，2003(修订版)
主要参考书：
1.陈国良等，《并行计算机体系结构》，北京：高教出版社，2002
2.陈国良，《并行算法的设计与分析》，北京：高教出版社，2002 (修订版)
3.陈国良等，《并行算法实践》，北京：高教出版社，2003
4.Barry Wilkinson等，陆鑫达等译，《并行程序设计》，北京：机械工业出版社，2001
四、课程章节及学时分配
第一部分并行计算硬件基础
1.并行计算机系统结构和模型4课时
(1)并行计算机系统结构(PVP、SMP、MPP、DSM、COW)。
(2)并行计算机存储器访问模型(UMA、NUMA、COMA、NORMA)。
2.并行计算机系统互连4课时
(1)系统互连技术(节点内的互连：总线，开关，Buses，switches；节点间的互连：SAN；系统间的互连：LAN，MAN，WAN）。
(2)互连网络拓扑(静态互连网络：LA，RC，MC，TC，HC，CCC；动态互连网络：Buses，crossbar，MINI)。
标准网络（FDDI、ATM、SCI）。
3.并行系统性能评价4课时
(1)加速比（Amdahl负载固定加速定律；Gustafson负载可扩放加速定律；Sun和Ni存储受限加速定律）。
(2)可扩放性（等效率；等速度；平均延迟）。
(3)基准测试程序（数学库；并行库；商业库；SPEC库等）。
第二部分并行算法的设计
1.并行计算模型(PRAM，APRAM，BSP，LogP，C3)。
4课时
2.并行算法的常用设计方法(串行算法的并行化，重新设计一个全新的并行算法，借用其它成熟算法来设计新的并行算法)。
6课时
3.并行算法的基本设计技术(划分法，平衡树法，倍增法，分治法，流水线法，破对称法等)。
6课时
4.并行算法的一般设计过程(PCAM：划分，通信，组合，映射)。
4课时
5.典型并行数值算法(稠密矩阵运算，稀疏线性方程组求解，快速富氏变换等)。
10课时
第三部分并行程序设计
1.并行程序设计模型(自动并行，数据并行，共享变量，消息传递)。
2课时
2.共享存储编程(ANSIX3H5，Pthreads，OpenMP，π计算)。
4课时
3.消息传递编程(MPI，PVM，π计算)。
6课时
4.数据并行编程(HPF，高斯消去法)。
4课时
5.并行程序设计环境和工具(向量化的并行化编译器，并行程序性能分析，计算可视化等)。
2课时。
