《并行计算》实验教学大纲

课程名称：并行计算

英文名称：Parallel Computing

课程编号：23152024

课程性质：课程类型：专业选修    是否为独立设课的实验课：否

适用专业：软件工程专业

学时与学分：总学时：72    总学分：3.5    实验学时：16    实验学分：0.5

一、实验课的任务、性质与目的

《并行计算》是一门实践性很强的课程，除了系统的课堂理论学习外，还配有足够数量的实践内容，以巩固和加深学生对并行算法理论、设计技术、分析方法和具体实现等各个环节的整体理解。通过课程实践，强化学生“结构—算法—编程”一体化学习方法的意识，充分理解对于求解一个给定问题的任何并行算法，都必须采用某种并行编程语言，最终运行在一台具体的并行计算机上。

根据并行计算课程的要求，其实验教学的要求如下：

(1) 熟悉三种以上的主流并行计算平台，包括共享存储的多处理机、分布存储的多计算机和目前流行的PC机群，要求学生能够使用上述几种并行计算平台所提供的硬／软件环境及工具来开展自己的实验工作。

(2) 掌握至少两种并行程序设计语言标准：即分布存储的MPI和共享存储的OpenMP。对面向大型科学和工程计算的HPF（高性能Fortran）也应尽量了解和熟悉。

(3) 选择某些典型的非数值并行算法和数值并行算法，使用上述的并行编程语言标准，至少在PC机群上编程调试、分析和运行它们。

(4) 为了入门，选用课程中简单的计算π的样本程序为出发点，通过使用不同的并行程序设计模型和不同的并行编程语言，在不同的硬件编程环境上改造和重现，以便为进一步的实践打下基础。

学习本课程的过程中，这些实践环节是非常必要的和重要的，它可以激发学生学习并行计算的积极性，缩小理论教学和实际应用能力之间的差距，引导学生进入一个思考和探索的世界，在这个世界里，他们是学习的主动参与者，而不再是被动的接受者。

二、主要仪器设备及环境

硬件设备：机群计算机

软件环境：Linux

MPICH

PVM

HPF

三、实验项目的设置与实验内容

序号	实验项目名称	实验内容	实验 要求	实验 时数	每组 人数	实验 类型
1	了解并行机群环境	通过对实际机群环境的讲解介绍，使同学了解机群的基本分类，基本组成部件、基本体系结构以及基本的软件构成。	必做	2	1	验证
2	熟悉目前的主流并行计算平台	熟悉主流并行计算平台上的体系结构以及部署在其上的MPI、PVM、HFP等并行编程环境；学习并行程序的编写、编译、运行步骤，了解系统结构对编程模式和环境工具的影响。	必做	2	1	验证
3	简单并行程序的编写	在所提供的几种并行计算平台（主要是机群）上，实际编写简单的MPI、PVM、HPF等并行计算程序。	必做	2	1	验证
4	机群环境下数值算法的MPI实现	针对一些典型的数值算法，如矩阵转置、矩阵向量乘、矩阵分解、线性方程组求解、FFT等基本问题，在机群环境中使用MPI设计并实现具体的并行算法。	必做	6	1	设计
5	机群环境下非数值算法的MPI实现	针对一些典型的非数值算法，如排序、图论问题、串匹配、组合优化、计算几何等基本问题，在机群环境中使用MPI设计并实现具体的并行算法。	必做	6	1	设计
合计				18

四、教材、实验教材（指导书）

[1]陈国良，《并行计算—结构.算法.编程(第3 版)》，高等教育出版社，2003

[2]陈国良等，《并行算法实践》，高等教育出版社，2003

五、考核方式与评分办法

1 设计型实验

考核方式：现场检查与实验报告

评分方法：⑴ 实验态度20分 ⑵ 实验设计40分 ⑶ 实验结果40分

2 验证型实验

考核方式：实验报告与现场检查

评分方法：⑴ 实验态度20分 ⑵ 实验结果80分