10、计算机科学实验与生物标本数字化研究

计算机科学实验与生物标本数字化研究

1. 计算机实验相关内容

1.1 矩阵操作实验

学生们首先处理一个 200x200 的浮点变量矩阵，并编写了几个子程序来完成特定任务：
- 每次调用函数时，用随机值修改矩阵中随机选择的元素。
- 计算矩阵所有元素的均方根值。
- 获取矩阵中的最大值。
- 找出元素总和最大的行。

在验证程序的正确执行后，学生们通过 Linux 命令验证了一些执行统计信息，如线程数、核心使用率、每个函数的执行速度等。具体使用的 Linux 命令和工具如下：
| 命令/工具 | 功能 |
| — | — |
| top | 显示处于执行状态的进程列表及一些统计信息，学生需验证处理器和内存使用情况 |
| /proc/process PID/status 文件内容 | 显示进程信息，特别关注其中的 Threads 参数，它显示了进程的线程数 |

接着，学生们使用 C++ 语言提供的函数将程序划分为多个线程。为了简单起见，建议每个子程序在不同的线程中执行。再次验证程序的正常运行后，学生们重新验证了上述执行统计信息，并与之前的值进行比较。结果如下：
- 无线程时，一个处理器的使用率几乎达到 100%，而其他处理器的使用率非常低（约 10%），因为只有一个处理器运行该进程。使用线程后，所有处理器的使用率约为 60%，因为进程的线程被分配到了四个处理器上。
- 上述任务的吞吐量提高了约四倍。
- 处理器（包括四个核心）的总使用率从无线程时的约 25% 增加到使用线程时的约 60%。

部分学生主动将程序划分为更多线程（有一组将程序划分为