Lab实验报告参考模板1

实验报告参考模板1主要涉及了四个并行编程技术在向量加法运算中的应用：pthread、OpenMP、OpenMPI和CUDA。下面是关于这些技术及其在向量加法中实现的详细解释。 1. **pthread**： - **原理**：pthread是POSIX线程库，用于在单个进程中创建和管理多个线程。在这里，它被用来实现向量加法的并行计算。 - **算法描述**：创建n个线程，每个线程负责处理一次循环，即`vector_result[i] = vector_a[i] + vector_b[i]`。通过`pthread_create`创建线程，并将索引i作为参数传递给线程函数`plus_pthread`，然后用`pthread_join`等待所有线程完成。 2. **OpenMP**： - **作用**：OpenMP是一种编译时的并行化工具，通过特定的编译指令（如`#pragma omp parallel for`）将循环并行化。 - **实现**：在向量加法中，通过`#pragma omp parallel for`将for循环分割为多个线程，使得每个线程并行地执行`vector_result[i] = vector_a[i] + vector_b[i]`。这样可以提高计算效率，尤其是对于大型向量。 3. **OpenMPI**： - **功能**：OpenMPI是用于分布式内存并行计算的库，支持多节点间的通信。 - **方法**：使用`MPI_Scatter`函数将原始向量分散到各个进程中，每个进程计算一部分向量的和，再通过MPI的通信机制收集结果。`sendBuf`和`recvBuf`分别代表发送和接收的数据，`sendCount`和`recvCount`定义了数据块的大小，`MPI_FLOAT`指定数据类型，`source`是发送方进程ID。 4. **CUDA**： - **背景**：CUDA是NVIDIA提供的GPU编程平台，用于加速计算密集型任务。 - **步骤**：初始化MPI环境，获取进程ID和总数。然后，使用`MPI_Scatter`将向量分发到GPU上。在GPU上，定义一个Kernel函数来执行向量加法。Kernel函数中，计算线程块和网格的尺寸，确保每个线程负责一个元素的加法，多余线程退出。通过线程索引映射计算数组下标并执行加法操作。 通过这四种不同的并行编程技术，实验旨在让学生熟悉不同的并行开发环境，理解并行编程的基本原理和方法，以及如何利用pthread、OpenMP、OpenMPI和CUDA等工具优化向量加法的性能。每个技术都有其适用场景，例如，pthread适用于轻量级线程的创建，OpenMP适合共享内存并行，OpenMPI适用于分布式计算，而CUDA则擅长GPU加速计算。通过对比和实践，学生能够更好地理解和选择合适的并行编程策略。