3.1.1 并行计算

更新于 2026年10月10日 版权声明
3.1.1 并行计算

并行计算(Parallel Computing)或称平行计算是相对于串行计算来说的。所谓并行计算可分为时间上的并行和空间上的并行。时间上的并行计算就是采用流水线技术将作业分解为不同岗位任务并行执行。空间上的并行是指多个处理机并发的执行计算,即通过网络将两个以上的处理机连接起来,达到同时计算同一个任务的不同部分,解决单个处理机无法解决的大型问题。

并行计算是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程,是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题,即将被求解的问题分解成若干个部分,各部分均由一个独立的处理机来并行计算。并行计算系统既可以是专门设计的、含有多个处理器的超级计算机,也可以是以某种方式互连的若干台的独立计算机构成的集群。集群通过并行计算完成数据处理,再将处理的结果返回给用户。

为执行并行计算,计算资源包括一台配有多处理机(并行处理)的计算机或任意数量的被连接在一起的计算机。并行计算的主要目的是快速解决大型且复杂的计算问题。并行计算具备以下3个基本条件。

(1)并行计算机

并行计算机至少包含两台处理机,这些处理机通过互联网络相互连接,相互通信。

(2)应用问题必须具有并行度

也就是说,应用可以分解为多个子任务,这些子任务可以并行地执行。将一个应用分解为多个子任务的过程,称为并行算法的设计。

(3)并行编程

在并行计算机提供的并行编程环境上,用户具体实现并行算法,编制并行程序并运行该程序,从而达到并行求解应用问题的目的。

利用并行计算来解决的问题通常具有以下3个特点:

①能够被分解成并发执行离散片段;(https://www.daowen.com)

②不同的离散片段能够在任意时刻执行;

③采用多个计算资源的耗时要少于采用单个计算资源下的耗时。

并行计算具有以下优势:

①节约时间和成本;

②解决更大规模、更复杂的问题;

③提供并发性;

④可以利用非局部的资源;

⑤更好地利用并行硬件。

分布式系统以及多处理器计算机架构技术的日益完善,为并行计算的实现奠定了软硬件基础,并行计算已经成为解决大型复杂问题的首选策略。

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