界面和算法并行设计

A. 建筑结构优化设计方法有哪些

一、并行算法

高层建筑结构的主要因素是结构的抵抗水平力的性能。因此，抗侧移性能的强弱成为高层建筑结构设计的关键因素，且是衡量建筑结构安全性、稳定性能的标准。
在建筑结构中，单位建筑结构面积的结构材料中，用于承担重力荷载的结构材料用量与房屋的层数近似成正比例线性关系。

二、高层体系优化法

建筑使用性能的不同，所以其对内部空间的要求不同。同时，高层建筑结构使用功能不同，则其平面布置也发生改变。通常，住宅和旅馆的客房等宜采用小空间平面布置方案；办公楼则适合采用大小空间均有；商场、饭店、展览厅以及工厂厂房等则适宜采用大空间的的平面布置；宴会厅、舞厅则要求结构内部没有柱子的大空间。

三、可靠度优化法

在非地震灾害区高层建筑结构的方案选型时，应优先选用抗风性能比较好的结构体系，也就是选用风压体型系数较小的建筑结构体系。这样可以在很大程度上减小风荷载作用下的扭转效应引起的结构变形和内力的影响。

B. 并行算法科普向 系列之四：确定性并行(deterministic parallelism)

确定性并行是一种在并行计算中确保算法执行结果与串行执行结果一致的编程范式。以下是关于确定性并行的几个关键点：

1. 解决并行计算中的不确定性：

   • 并行计算常常伴随着不确定性，如多个核可能同时操作同一变量导致的竞争问题。
   • 确定性并行旨在通过设计具有确定性的算法来消除这种不确定性。

2. 核心概念：

   • 竞争：在并行环境中，多个处理器核可能同时访问或修改同一数据，导致不可预测的行为。
   • 确定性并行算法：这类算法在执行顺序和输入值方面与串行执行完全一致，从而确保结果的可预测性和正确性。

3. 优势：

   • 简化调试：由于结果与串行执行一致，调试过程大大简化。
   • 确保正确性和效率：确定性并行算法能够确保算法的正确性，同时保持并行计算的高效性。
   • 提高编程灵活性：通过消除不确定性，程序员可以更灵活地设计并行算法。

4. 实际应用：

   • 确定性并行算法在实际应用中具有显着优势，例如在生成随机排列等场景中，可以确保每次运行的结果都是一致的。

5. 与传统串行算法的对比：

   • 并行计算中的确定性思想与传统的串行算法相比，强调了将复杂问题分解为简单步骤或子问题，并采用确定性方法解决并行问题。
   • 这有助于消除对并行计算复杂性和不确定性的误解，推动并行计算领域的发展。

通过采用确定性并行算法，我们可以构建出更简单、更高效且更易于调试的并行程序，从而充分利用并行计算的潜力。

C. 超级计算理论的定义

超级计算理论的突破口是并行计算模型。并行计算模型 是并行体系结构和并行算法之间的接口界面。在这一界面的约定下，并行系统的设计者可以设计对并行性的支持机构，以提高系统性能；算法设计者可以发展高效率的计算方法以充分利用并行系统的计算能力。
目前通行的将串行算法(程序)人工或自动地改为并行算法(程序)的做法有很大的局限性。因此，从并行处理的角度重新考察应用问题的数学或物理模型才是根本的出路所在。计算效率或实际计算时间(而不是处理机效率)应是评价不同算法性能的惟一标准。

D. 并行算法的并行算法的研究内容

(1) 并行计算模型 并行算法作为一门学科，首先研究的是并行计算模型。并行计算模型是算法设计者与体系结构研究者之间的一个桥梁，是并行算法设计和分析的基础。它屏蔽了并行机之间的差异，从并行机中抽取若干个能反映计算特性的可计算或可测量的参数，并按照模型所定义的计算行为构造成本函数，以此进行算法的复杂度分析。
并行计算模型的第一代是共享存储模型，如SIMD-SM和MIMD-SM的一些计算模型，模型参数主要是CPU的单位计算时间，这样科学家可以忽略一些细节，集中精力设计算法。第二代是分布存储模型。在这个阶段，人们逐渐意识到对并行计算机性能带来影响的不仅仅是CPU，还有通信。因此如何把不同的通信性能抽象成模型参数，是这个阶段的研究重点。第三代是分布共享存储模型，也是我们目前研究所处的阶段。随着网络技术的发展，通信延迟固然还有影响，但对并行带来的影响不再像当年那样重要，注重计算系统的多层次存储特性的影响。
(2) 设计技术并行算法研究的第二部分是并行算法的设计技术。虽然并行算法研究还不是太成熟，但并行算法的设计依然是有章可循的，例如划分法、分治法、平衡树法、倍增法/指针跳跃法、流水线法破对称法等都是常用的设计并行算法的方法。另外人们还可以根据问题的特性来选择适合的设计方法。
（3）并行算法分为多机并行和多线程并行。多机并行，如MPI技术；多线程并行，如OpenMP技术。
以上是并行算法的常规研究内容。