14、并行编程模型与SIMD计算全解析

并行编程模型与SIMD计算全解析

1. 并行编程模型基础

在并行编程中，元组空间是一个重要的概念。元组空间有两个基本操作：
- read ：从元组空间读取一个元组，但不将其移除。
- out ：向元组空间写入一个元组。

从元组空间检索元组时，通过指定部分数据字段的所需值来识别，这些值被解释为键。对于分布式地址空间，对元组空间的访问操作必须通过涉及的进程之间的通信操作来实现。例如，在Linda程序中，如果进程A将一个元组写入元组空间，随后进程B检索该元组，就必须生成从进程A（发送）到进程B（接收）的通信操作。根据执行平台的不同，这种通信可能会产生大量的开销。基于元组空间的其他方法有IBM的TSpaces和Java Jini技术中的JavaSpaces。

2. 显式通信和同步

显式通信和同步的编程模型要求程序员指定并行执行的所有细节，包括所需的通信和同步操作。这种模型的优点是可以使用标准编译器，并且程序员可以明确控制并行执行的所有细节，通常能提供高效的并行程序，但也需要大量的程序开发工作。属于这一类的编程模型有消息传递模型（如MPI）和基于线程的模型（如Pthreads）。

3. 并行编程模式

并行程序由一组任务组成，这些任务由多个处理器上的进程或线程执行。为了构建并行程序，可以使用多种组织形式，这些形式可以通过特定的编程模式来实现。以下是一些常见的并行编程模式：
- 进程或线程的创建 ：进程或线程的创建可以静态或动态进行。静态创建是在程序启动时创建固定数量的进程或线程，这些