并行程序设计实验报告
简述信息一览：
并行程序设计的类别
多线程编程：将任务分解为多个线程，并行执行这些线程。多线程编程可以利用现代计算机的多核处理器，提高计算效率。 分布式计算：将任务分解为多个子任务，在多台计算机上并行地执行这些子任务，最后将结果合并得到最终的计算结果。分布式计算可以利用集群计算的优势，提高计算效率。
从程序设计的成分性质上，可以将程序设计分为顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计。顺序程序设计按照执行顺序逐步处理任务；并发程序设计允许同时执行多个任务；并行程序设计则通过多个处理器同时执行任务以提高效率；而分布式程序设计则涉及多个计算机系统协同工作，以实现更大的计算能力。
并行编程模式对等模式—程序的各个部分地位相同，功能和代码基本一致，只是处理的数据或对象不同；主从模式—程序通信进程之间的一种主从或依赖关系 。
并行编程模式，通俗的说就是指并行编程的一种形式，一种方式，就像串行编程时，你是***用过程式还是结构化一般。
程序设计分类
程序设计的分类 按照结构性质，有结构化程序设计与非结构化程序设计之分。前者是指具有结构性的程序设计方法与过程。它具有由基本结构构成复杂结构的层次性，后者反之。按照用户的要求，有过程式程序设计与非过程式程序设计之分。
程序设计语言的分类主要有以下几种： 编译型语言：如C、C++等，这些语言首先需要对代码进行编译，转换为机器语言后，再由计算机执行。它们适合开发系统软件或应用软件，特点是运行效率高。 解释型语言：如Python、JavaScript等，这些语言的代码在执行前不需要编译，而是在运行时由解释器直接解释并执行。
程序设计分类是根据不同的结构性质、用户要求、程序设计成分性质、以及程序设计风格来划分的。首先，从结构性质上看，程序设计可以分为结构化程序设计与非结构化程序设计。结构化程序设计指的是具有结构性的程序设计方法与过程，其特点是由基本结构组成复杂结构的层次性。
程序设计语言主要可以分为两大类：命令式语言与说明式语言。命令式语言又细分为结构化编程语言和面向对象编程语言。结构化编程语言包括C、Basic和Pascal等，这些语言强调程序的结构和流程控制。面向对象编程语言则有C++、C#、Java等，它们更注重对象和类的定义与操作。
程序设计语言的分为三类：第一代机器语言机器语言是由二进制 0、1 代码指令构成，不同的 CPU 具有不同的指令系统。机器语言程序难编写、难修改、难维护，需要用户直接对存储空间进行分配，编程效率极低。这种语言已经被渐渐淘汰了。
程序设计语言根据其特性和应用领域主要可以分为基础语言、结构化语言和面向对象语言三大类。基础语言，如FORTRAN、COBOL、BASIC和ALGOL，源于早期，凭借其丰富的库支持和广泛用户基础，深受人们熟知。这类语言常用于科学工程计算，如大量数值计算任务，FORTRAN和C语言是常用的工具。
并行程序设计的介绍
首先，它涵盖了非交错并行计算模型，如数据驱动/相关驱动计算模型和实时/非实时分布式状态机模型，这两种模型对于理解并行计算的不同层面至关重要。其次，书中深入剖析了抽象相关分析技术，这项技术对于优化并行程序的性能和效率至关重要。
本书主要聚焦于大规模并行处理器程序设计，首先，它深度剖析了并行程序设计的核心理念以及GPU体系结构的内在原理，引导读者理解并掌握这种关键的并行计算思维方式，使其能将其灵活应用于高性能的并行计算实践中。
提高程序的并行性能和运行效率。《MPI并行程序设计实例教程》是一本全面介绍MPI并行程序设计的书籍，提供了丰富的示例程序和实际应用案例。通过学习本书，读者将能够掌握MPI库的基本知识和使用方法，编写高效、可靠的并行程序，并在实际项目中应用这些知识，提高程序的并行性能和运行效率。
从程序设计的成分性质上，可以将程序设计分为顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计。顺序程序设计按照执行顺序逐步处理任务；并发程序设计允许同时执行多个任务；并行程序设计则通过多个处理器同时执行任务以提高效率；而分布式程序设计则涉及多个计算机系统协同工作，以实现更大的计算能力。
实现并行计算的硬件还包括功能特化的硬件，如GPU。除了上述并行性，还有数据级并行、线程级并行。挖掘这些并行性的硬件设计需要考虑调度、任务划分、负载均衡、同步时间以及通信开销等问题。
什么是顺序程序设计和并行程序设计
从程序设计的成分性质上，可以将程序设计分为顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计。顺序程序设计按照执行顺序逐步处理任务；并发程序设计允许同时执行多个任务；并行程序设计则通过多个处理器同时执行任务以提高效率；而分布式程序设计则涉及多个计算机系统协同工作，以实现更大的计算能力。
按照用户的要求，有过程式程序设计与非过程式程序设计之分。前者是指使用过程式程序设计语言的程序设计，后者指非过程式程序设计语言的程序设计。按照程序设计的成分性质，有顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计之分。
按照程序设计的成分性质，有顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计之分。顺序程序设计是最好理解的。控制语句：三大类。顺序控制语句。选择控制语句。循环控制语句。数组：数组就是一组同类元素的***。常用的是一维数组和二维数组。函数：这个也只是一个概念。
前者是指使用过程式程序设计语言的程序设计，后者指非过程式程序设计语言的程序设计。按照程序设计的成分性质，有顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计之分。按照程序设计风格，有逻辑式程序设计、函数式程序设计、对象式程序设计之分。
程序设计旨在通过特定的编程语言来实现预定目标，因此它不仅需要设计合理的数据结构，还需要设计高效且正确的算法。程序设计可以分为多种类型，包括但不限于结构化程序设计与非结构化程序设计、过程式程序设计与非过程式程序设计、顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计及分布式程序设计等。
并发的意思是，程序A和程序B同时执行，那地址0x2000里面到底写入啥？这个时候就设计到程序的并发控制了。所以并发的意思是程序同时执行。
并行程序设计原理的图书目录
1、计算机程序设计艺术系列图书共分为七卷，每卷的内容丰富且具有深度。以下是各卷的详细目录：第一卷，基础算法（Vol 1： Fundamental Algorithms），包括：第1章：基本概念（Chapter 1： Basic Concepts），为读者介绍了程序设计的基石。
2、Java与面向对象程序设计图书目录概览如下：绪论：介绍Java语言的发展背景、特点和跨平台原理。阐述Java开发环境的搭建方法。通过简单应用程序实例，引导读者入门Java编程。第1章 Java概述：深入讲解Java虚拟机和跨平台机制。介绍Java语言的发展和特点。指导读者如何搭建Java开发工具。
3、世纪高等学校规划教材：Intel汇编语言程序设计图书目录如下：第1章：基础知识，包括数据表示与类型，基本逻辑运算，以及对汇编语言的初步认识。第2章：x86微处理器及其寻址方式，讲解微处理器的结构，存储器组织，以及各种寻址方式。
4、《编程之魂：与27位编程语言创始人对话》的图书目录如下：C++部分 Bjarne Stroustrup访谈：设计决策、语言使用心得、未来编程趋势见解。Python部分 Guido van Rossum访谈：Python编程哲学、多语言挑战。APL部分 Adin Falkoff访谈：纸笔时代编程体验、基本原理和并行计算的重要性。
5、计算机程序设计员图书目录涵盖了多个关键领域，以帮助你深入理解信息技术原理和应用。以下是部分内容概要：第1章 信息技术原理概述/1 信息技术与计算机概述/，介绍了计算机的基本概念，包括其产生和发展。2 计算机的分类及应用/，详细讨论了计算机的种类及其在不同领域的应用，如工业、教育等。
6、欢迎阅读《Windows Embedded CE 0 程序设计实践》一书。本图书详细介绍了Windows Embedded CE 0 程序设计的基础知识和实践经验，旨在帮助读者理解和掌握这一领域的核心内容。在前言部分，我们首先引导读者进入嵌入式系统的世界。
MPI并行程序设计实例教程内容简介
1、《MPI并行程序设计实例教程》是一本全面介绍MPI并行程序设计的书籍，提供了丰富的示例程序和实际应用案例。通过学习本书，读者将能够掌握MPI库的基本知识和使用方法，编写高效、可靠的并行程序，并在实际项目中应用这些知识，提高程序的并行性能和运行效率。
2、mpi4py对Python对象、numpy数组以及Fortran/C/C++程序都有很好的支持，通过封装，使得用户能够使用Python代码实现与MPI库的高效交互。使用mpi4py在Python环境中进行并行编程，首先需要初始化MPI环境，通常在导入`mpi4py`时，环境已经自动初始化。
3、对于MPI的入门，它是一种多进程并行编程协议，参考书籍如都志辉的《高性能计算之并行编程技术》。文章提供了MPI的教程资源，从安装、点对点和***通信，到多机通信的优化，内容详尽。MPI的运行流程包括单机和多机通信，强调了多机间的通信效率。
4、MPI（Message Passing Interface）是一种广泛应用于高性能计算的通信模型，尤其适用于Fortran、C/C++等语言，而mpi4py的出现使得Python程序员也能轻松实现MPI的并行功能，提升程序运行效率。在MPI程序中，核心逻辑是将任务分配给多个CPU，每个CPU独立执行其部分任务，通过内置的通信函数实现进程间的协作。
5、通过MPI的通信机制接收和发送数据，直至计算出整个矩阵乘积。在完成算法设计后，作者编写了代码，并对比了使用不同进程数量（10）执行程序所用的时间，以及与串行执行矩阵乘法所需时间的差异。通过比较，可以直观地观察到并行计算的效率提升，以及进程数量与计算时间之间的关系。
6、MPI简介：MPI是用于分布式内存多处理器环境中的并行编程模型。Docker提供了一种方便的方法进行MPI的安装，可以将环境设置与宿主机隔离。基本命令与示例：了解MPI的“Hello World”示例，展示无共享的并行环境。每个进程独立运行，通过MPI进行基本通信。
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