《高級語言程序設(shè)計(一)》課程大綱

一、 《并行程序設(shè)計》課程大綱一、 《并行程序設(shè)計》課程大綱二、課程基本信息課程編號F06D3740學分 2.0秋春夏（小學期）課程名稱（中文）并行程序設(shè)計（英文）ParallelProgramming課程類別必修 選修 1年級2年級 3年級 4年級課程學時課內(nèi)總學時 課內(nèi)學時分配建議課外學時及其分配24 講課學時24課程準備和復(fù)習0實驗學時0實驗/上機準備0上機學時8課外上機0教學方式課堂講授為主 實驗為主自學為主 專題討論為主教材與

三次作業(yè)分數(shù)匯總（百分制）考勤加上以及三次作業(yè)的得分，作業(yè)的分數(shù)分別是：20,50,30計算機學院，高等工程學院計算機軟件與理論，計算機應(yīng)用技術(shù)，計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高級程序語言設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編譯技術(shù)Lin,LawrenceSnyder7月。原書第2版AnanthGrama,AnshulKarypis,VipinKumar年12月。UNIX()，W.RICHARDSTEVENS，STEPHENA.RAGO5月。三、教學目標CPU硬件平臺上編寫簡單的并行程序，并初步具備解決實際MPIMPI基本通信原行有效代碼以內(nèi)的并行程序。四、課程簡介系結(jié)構(gòu)上進行高效的并行程序設(shè)計，以充分利用多核所提供的硬件并行性。五、課程教學內(nèi)容及基本要求第1講、并行程序設(shè)計基礎(chǔ)（2學時）主要內(nèi)容：什么是并行計算為什么要學習并行程序設(shè)計并行與并發(fā)并行與分布式并行計算的應(yīng)用并行層次與分類并行計算機架構(gòu)及分類并行計算的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)并行的層次與分類行編程環(huán)境第2講、多進程程序設(shè)計（4個學時）的必要性，熟悉常用的進程間通信技術(shù)。本章內(nèi)容重在了解，不要求學生必須掌握。主要內(nèi)容：進程的基本概念與特點進程的控制信號進程間通信重點：多進程的概念與特點、多進程程序設(shè)計難點：管道、消息隊列、信號量、記錄鎖第3講、多線程程序設(shè)計（6學時）Linux建、終止、控制與同步；掌握線程的調(diào)試方法。主要內(nèi)容：線程基礎(chǔ)線程的基本操作多線程的共享變量線程同步機制多線程信號處理并發(fā)常見問題重點：線程基礎(chǔ)、線程的創(chuàng)建與終止、線程同步、線程安全性難點：線程同步、線程安全性第4講、MPI程序設(shè)計（4學時）MPIMPI的組和通信子的概念，掌握MPI用通信原語。主要內(nèi)容：MPI什么是MPI為什么要用MPIMPI編程基礎(chǔ)MPI集合通信MPIPthread混合編程重點：MPI的程序結(jié)構(gòu)、點對點通信、集合通信難點：MPIMPI與Pthreads混合編程第5講、并行程序性能分析方法（4學時）析并行程序性能瓶頸。主要內(nèi)容：實例：通過性能分析改進程序性能并行程序性能度量影響并行程序性能的因素并行程序的可擴展性改進并行程序性能的幾種策略重點：性能度量難點：影響并行程序性能的因素、性能優(yōu)化方法第6講、并行算法設(shè)計與并行模式（4學時）解決實際問題。主要內(nèi)容：并行算法設(shè)計基本方法常用的并行模式數(shù)據(jù)并行任務(wù)并行工作池模式主從模式流水線模式（消費者）GoogleMapReduce編程框架重點：主從模式，流水線模式難點：數(shù)據(jù)并行、任務(wù)并行、工作池模式六、課程知識單元和知識點知識點并行計算概念并行計算機分類多核處理器架構(gòu)并行層次與分類多進程編程與進程間通信知識點多進程的創(chuàng)建管道消息隊列信號量記錄鎖共享內(nèi)存信號處理多線程編程知識點線程基礎(chǔ)線程的創(chuàng)建線程終止線程互斥條件變量讀-寫鎖信號量線程安全性MPI編程知識點MPI的特點MPI進程組通信域點對點通信原語集合通信原語并行程序性能分析方法知識點執(zhí)行時間度量方法加速比度量方法常用的性能優(yōu)化方法知識點數(shù)據(jù)并行任務(wù)并行主從模式七、課程實踐環(huán)節(jié)課程實驗（一）實驗名稱：多進程編程實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗使得學生了解多進程程序的設(shè)計方式，程序結(jié)構(gòu)特點，父進程與子進程間的通信與控制技術(shù)。實驗內(nèi)容：含2道編程題：1道簡單編程題，1道難度較大的選作題。課程實驗（二）實驗名稱：線程編程實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗使得學生能夠正確理解線程的執(zhí)行過程，線程的創(chuàng)建、中止、結(jié)束方法，能夠掌握互斥、條件變量、信號量等線程間的同步技術(shù)，能夠判斷線程安全性引起的原因并加以解決。1200行左右的代碼，CourseGrading提交的多線程并行程序。課程實驗（三）實驗名稱：MPI編程實