
【计】 modular concurrent program
模块化并行程序(Modular Parallel Program)是计算机科学中结合模块化设计与并行计算技术的复合概念。从汉英词典角度解析,"模块化"对应"modular",指将复杂系统分解为独立可复用的功能单元;"并行"对应"parallel",特指多个处理单元同步执行任务的计算模式。该术语在IEEE标准610.12-1990中被明确定义为"由独立功能模块构成,可在多处理器架构中并发执行的软件系统"。
该程序架构具有三个核心特征:
典型应用场景包括气象模拟、基因组测序和金融风险分析等领域。美国能源部在《Exascale Computing Project技术白皮书》中指出,模块化设计使并行程序能有效应对百万核级计算挑战,相比传统串行程序可实现90%以上的加速比提升。
模块化并行程序是结合了模块化设计思想与并行计算技术的编程模式,其核心在于将复杂任务拆分为独立模块,并利用多核/多处理器资源实现并行执行。以下是详细解释:
功能解耦
将系统分解为独立模块(如数据处理模块、通信模块等),每个模块通过接口交互。例如,图像处理程序可分为读取、滤波、输出三个模块。
可复用性
模块可跨项目重复使用,如加密算法模块可同时应用于文件传输和数据库系统。
物理并行执行
区别于逻辑上的并发,并行程序通过多核/多处理器实现任务同时执行(如同时处理视频的不同帧)。
性能提升
适用于计算密集型任务(如科学模拟、AI训练),理论上处理速度与核心数成正比。
特性 | 模块化贡献 | 并行化贡献 |
---|---|---|
可维护性 | 修改单个模块不影响整体 | 性能优化更局部化 |
开发效率 | 多人协作开发不同模块 | 并行调试减少等待时间 |
扩展性 | 新增功能只需添加模块 | 增加核心即可提升处理能力 |
提示:模块化并行程序的设计需特别注意线程安全和模块间通信效率,建议参考OpenMP、MPI等并行编程框架的模块化实现。
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