界面和演算法並行設計

A. 建築結構優化設計方法有哪些

一、並行演算法

高層建築結構的主要因素是結構的抵抗水平力的性能。因此，抗側移性能的強弱成為高層建築結構設計的關鍵因素，且是衡量建築結構安全性、穩定性能的標准。
在建築結構中，單位建築結構面積的結構材料中，用於承擔重力荷載的結構材料用量與房屋的層數近似成正比例線性關系。

二、高層體系優化法

建築使用性能的不同，所以其對內部空間的要求不同。同時，高層建築結構使用功能不同，則其平面布置也發生改變。通常，住宅和旅館的客房等宜採用小空間平面布置方案；辦公樓則適合採用大小空間均有；商場、飯店、展覽廳以及工廠廠房等則適宜採用大空間的的平面布置；宴會廳、舞廳則要求結構內部沒有柱子的大空間。

三、可靠度優化法

在非地震災害區高層建築結構的方案選型時，應優先選用抗風性能比較好的結構體系，也就是選用風壓體型系數較小的建築結構體系。這樣可以在很大程度上減小風荷載作用下的扭轉效應引起的結構變形和內力的影響。

B. 並行演算法科普向 系列之四：確定性並行(deterministic parallelism)

確定性並行是一種在並行計算中確保演算法執行結果與串列執行結果一致的編程範式。以下是關於確定性並行的幾個關鍵點：

1. 解決並行計算中的不確定性：

   • 並行計算常常伴隨著不確定性，如多個核可能同時操作同一變數導致的競爭問題。
   • 確定性並行旨在通過設計具有確定性的演算法來消除這種不確定性。

2. 核心概念：

   • 競爭：在並行環境中，多個處理器核可能同時訪問或修改同一數據，導致不可預測的行為。
   • 確定性並行演算法：這類演算法在執行順序和輸入值方面與串列執行完全一致，從而確保結果的可預測性和正確性。

3. 優勢：

   • 簡化調試：由於結果與串列執行一致，調試過程大大簡化。
   • 確保正確性和效率：確定性並行演算法能夠確保演算法的正確性，同時保持並行計算的高效性。
   • 提高編程靈活性：通過消除不確定性，程序員可以更靈活地設計並行演算法。

4. 實際應用：

   • 確定性並行演算法在實際應用中具有顯著優勢，例如在生成隨機排列等場景中，可以確保每次運行的結果都是一致的。

5. 與傳統串列演算法的對比：

   • 並行計算中的確定性思想與傳統的串列演算法相比，強調了將復雜問題分解為簡單步驟或子問題，並採用確定性方法解決並行問題。
   • 這有助於消除對並行計算復雜性和不確定性的誤解，推動並行計算領域的發展。

通過採用確定性並行演算法，我們可以構建出更簡單、更高效且更易於調試的並行程序，從而充分利用並行計算的潛力。

C. 超級計算理論的定義

超級計算理論的突破口是並行計算模型。並行計算模型 是並行體系結構和並行演算法之間的介面界面。在這一界面的約定下，並行系統的設計者可以設計對並行性的支持機構，以提高系統性能；演算法設計者可以發展高效率的計算方法以充分利用並行系統的計算能力。
目前通行的將串列演算法(程序)人工或自動地改為並行演算法(程序)的做法有很大的局限性。因此，從並行處理的角度重新考察應用問題的數學或物理模型才是根本的出路所在。計算效率或實際計算時間(而不是處理機效率)應是評價不同演算法性能的惟一標准。

D. 並行演算法的並行演算法的研究內容

(1) 並行計算模型 並行演算法作為一門學科，首先研究的是並行計算模型。並行計算模型是演算法設計者與體系結構研究者之間的一個橋梁，是並行演算法設計和分析的基礎。它屏蔽了並行機之間的差異，從並行機中抽取若干個能反映計算特性的可計算或可測量的參數，並按照模型所定義的計算行為構造成本函數，以此進行演算法的復雜度分析。
並行計算模型的第一代是共享存儲模型，如SIMD-SM和MIMD-SM的一些計算模型，模型參數主要是CPU的單位計算時間，這樣科學家可以忽略一些細節，集中精力設計演算法。第二代是分布存儲模型。在這個階段，人們逐漸意識到對並行計算機性能帶來影響的不僅僅是CPU，還有通信。因此如何把不同的通信性能抽象成模型參數，是這個階段的研究重點。第三代是分布共享存儲模型，也是我們目前研究所處的階段。隨著網路技術的發展，通信延遲固然還有影響，但對並行帶來的影響不再像當年那樣重要，注重計算系統的多層次存儲特性的影響。
(2) 設計技術並行演算法研究的第二部分是並行演算法的設計技術。雖然並行演算法研究還不是太成熟，但並行演算法的設計依然是有章可循的，例如劃分法、分治法、平衡樹法、倍增法/指針跳躍法、流水線法破對稱法等都是常用的設計並行演算法的方法。另外人們還可以根據問題的特性來選擇適合的設計方法。
（3）並行演算法分為多機並行和多線程並行。多機並行，如MPI技術；多線程並行，如OpenMP技術。
以上是並行演算法的常規研究內容。