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并行算法_數(shù)據(jù)分析_大數(shù)據(jù)
2014-09-12
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      并行算法就是用多臺處理機 聯(lián)合求解問題的方法和步驟,其執(zhí)行過程是將給定的問題首先分解成若干個盡量相互獨立的子問題,然后使用多臺計算機同時求解它,從而最終求得原問題的解.

定義
      并行算法是并行計算中非常重要的問題。并法研究應(yīng)該確立一個“理論－設(shè)計－實現(xiàn)－應(yīng)用”的系統(tǒng)方法，形成一個完善的 “架構(gòu)—算法—編程” 方法論，這樣才能保證并行算法不斷發(fā)展并變得更加實用。
并行算法簡介
      簡單的說，算法就是求解問題的方法和步驟。并行算法，就是在并行機上用很多個處理器聯(lián)合求解問題的方法和步驟。實際上，在自然界中并行是客觀存在的普遍現(xiàn)象，關(guān)鍵問題在于能不能很好的利用。由于人們的思維能力以及思考問題的方法對并行不太習(xí)慣，且并行算法理論不成熟，所以總是出現(xiàn)了需求再來研究算法，不具有導(dǎo)向性，同時實現(xiàn)并行算法的并行程序性能較差，往往滿足不了人們的需求。并行算法的研究歷史可簡單歸納為：上世紀70到80年代，并行算法研究處于高潮；到上世紀90年代跌入低谷；目前，又處于研究的熱點階段。現(xiàn)在，人們已經(jīng)可以自己搭建PC cluster，利用學(xué)習(xí)到的理論知識來解決實際問題，不再是紙上談兵，這也為我們提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。
并行算法的研究內(nèi)容
      (1) 、并行計算模型 并行算法作為一門學(xué)科，首先研究的是并行計算模型。并行計算模型是算法設(shè)計者與體系結(jié)構(gòu)研究者之間的一個橋梁，是并行算法設(shè)計和分析的基礎(chǔ)。它屏蔽了并行機之間的差異，從并行機中抽取若干個能反映計算特性的可計算或可測量的參數(shù)，并按照模型所定義的計算行為構(gòu)造成本函數(shù)，以此進行算法的復(fù)雜度分析。
并行計算模型的第一代是共享存儲模型，如SIMD-SM和MIMD-SM的一些計算模型，模型參數(shù)主要是CPU的單位計算時間，這樣科學(xué)家可以忽略一些細節(jié)，集中精力設(shè)計算法。第二代是分布存儲模型。在這個階段，人們逐漸意識到對并行計算機性能帶來影響的不僅僅是CPU，還有通信。因此如何把不同的通信性能抽象成模型參數(shù)，是這個階段的研究重點。第三代是分布共享存儲模型，也是我們目前研究所處的階段。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通信延遲固然還有影響，但對并行帶來的影響不再像當年那樣重要，注重計算系統(tǒng)的多層次存儲特性的影響。
      (2)、 設(shè)計技術(shù)并行算法研究的第二部分是并行算法的設(shè)計技術(shù)。雖然并行算法研究還不是太成熟，但并行算法的設(shè)計依然是有章可循的，例如劃分法、分治法、平衡樹法、倍增法/指針跳躍法、流水線法破對稱法等都是常用的設(shè)計并行算法的方法。另外人們還可以根據(jù)問題的特性來選擇適合的設(shè)計方法。
      (3) 、并行算法分為多機并行和多線程并行。多機并行，如MPI技術(shù)；多線程并行，如OpenMP技術(shù)。

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