4、高性能混合语言编程与图像去模糊方法研究

高性能混合语言编程与图像去模糊方法研究

1. 背景与目标

在过去五十年里，科学计算的硬件和算法速度有了巨大提升，但适合高性能计算的编程技术发展却明显滞后。处理科学软件应用的复杂性难题，已成为解决复杂计算科学问题的一大阻碍，这也使得技术软件开发在科研项目中成本高昂。本文旨在回顾和比较常见的科学编程技术，并介绍一些有前景的新方法。

2. 常见编程技术发展历程

2.1 Fortran 子例程库时期

20 世纪 70 年代，人们开始将通用算法的高质量、经过广泛验证的实现收集到 Fortran 子例程库中。这些子例程成为更高级应用的算法构建块，数据以数组、整数、实数和字符串变量的形式在子例程中进出。例如 LAPACK 就是这类库的典型代表，至今仍是科学软件中重要的组成部分。

2.2 C 语言的过渡

20 世纪 80 年代和 90 年代，科学计算领域逐渐从 Fortran 向 C 语言过渡。C 语言允许将基本变量组合成新的复合数据类型，Fortran 90 也具备此功能。这使得函数参数减少，抽象层次提高。

2.3 C++ 和 Fortran 90 的发展

C++ 和 Fortran 90 引入了类或模块概念，复合数据类型可以配备操作数据的函数。应用代码可以定义类对象并调用其函数，而不是像 C 和 Fortran 77 那样在函数/子例程库中频繁传递大量变量。C++ 还提供了面向对象编程和模板，可对类型进行参数化，使单个函数能处理不同类型的输入数据，大大减少了库中的代码量，提高了在特定应用代码中使用库的灵活性。即将推出的 Fortran 2003/2008 也将具备相同的功能。