多核平台下的并行计算课程实验指导书
[实验目的]：利用所学的并行技术，实现结构体排序算法的并行化和优化，提高数据处理的效率，并通过实验充分理解与掌握并行计算技术。
[实验安排]：熟悉 Linux 环境，安装并行编程软件；接下来的 7 次实验，使用任选一种并行编程模型：包括课堂上讲过的 MPI、OpenMP、Pthread 或者课堂上没有讲过但通过自学掌握的其它工具如：Intel Cilk，Intel TBB等实现多核CPU处理器上并行化，如有余力可以在算法和粗细粒度上进一步优化代码。
[题目简介]：
结构排序是对数据结构中的元素按照特定规则进行排列的过程，具有重要意义。首先，排序使得数据更有组织性和可管理性，便于理解和维护。其次，排序后的数据可以更快速地进行搜索与查找，提高了数据访问效率，加快了程序的响应速度。此外，排序后的数据更容易进行分析与统计，从中提取有价值的信息，为决策和规划提供支持。此外，结构排序还有助于优化算法性能，提高程序的效率与性能。最后，排序操作还可以改善内存访问模式，减少不必要的内存访问，提高数据访问的局部性，从而进一步优化程序的执行效率。综上所述，结构排序在数据处理和应用程序开发中扮演着重要的角色，对于提高程序的效率、性能和可维护性具有重要意义。结构体排序是对包含多个数据字段的结构体按照特定顺序排列，其意义在于提高数据管理效率、加快搜索与查找速度、便于数据分析与统计、优化算法性能以及改善内存访问模式，为数据处理和应用程序开发提供基础支持。
[优化策略提示]：
- 可以选用多线程或者多进程的并行方式优化计算热点。
- 另外鼓励从算法上进行进一步优化，比如使用高效排序算法、实现多线程/多进程负载均衡等以实现更好的任务并行度和效率。
- 建议尝试使用向量化等细粒度优化技术。
[使用方法及注意事项]：
1. 源代码包括以下文件
a) struct-sort-exp.cpp 包括了结构体排序采用std::sort的基础实现、结果验证和计时函数等。
2. 程序使用方法：
a) 参考编译命令：g++ -g struct-sort-exp.cpp -o struct-sort
b） 样例代码执行方式 ./struct-sort number_of_elements
c) 提交代码的执行方式:
./struct-sort number_of_elements thread_number
3. 比赛考察程序计时部分和时间戳的位置不可修改！
4. 不可以修改结果验证部分.
5. 可自行更改编译方式和编译参数，但需要留存脚本文件或 Makefile 文件。
6. 测试环境为Intel 铂金系列处理器，编译器为GCC8.3以上，并支持openmpi或Intel OneAPI。
7. 排序算法不可调用已有排序算法库
8. 排序算法的实现不可以抄袭网络上已有代码，一经发现代码抄袭将严肃处理！
9. 如使用MPI，其初始化时间需要包含在计时区中
10．不限制具体的排序算法，鼓励阅读排序相关前沿论文并借鉴其中的排序算法
[实验报告]：实验完全结束后每人需要提交一份实验结果zip格式压缩包（先放到文件夹中再压缩，不要使用rar压缩格式），压缩包需要包括一份实验报告（.doc 后缀）、源程序和readme文件（内含执行所实现的并行程序需要的参数说明比如：如何设定程序运行时的线程数等）。其中实验报告需要包括并行算法的设计思路、优化技术以及使用不同线程数目（包括单线程）时的运行时间与加速比情况，具体格式与内容请参见附1。。
附1
多核平台下的并行计算课程实验报告
姓名： 学号：
班级
- 填写下表，给出所使用的软硬件环境参数
操作系统版本
Ubuntu20.04
并行编程模型
Pthread
编译器版本
G++ 9.4
CPU型号、主频及核数
I7-1070H 2.20Ghz 8核16线程
内存型号，大小及主频
型号未知 31G 2933MHz
- 填写下表，给出程序使用不同线程数目时的运行时间与加速比（也可以自己设计图表描述不同线程数时程序的运行时间及加速比）
是否并行
线程数
第一次时长
第二次时长
平均时长
加速比
备注
否
1
12.9475
12.9016
12.92455
1
是
2
6.65877
6.8536
6.756185
0.52274
pthread
是
4
7.0503
6.42877
6.739535
0.521452
pthread
是
8
6.76896
6.9456
6.85728
0.530562
pthread
是
16
7.53826
6.83585
7.187055
0.556078
pthread
线程数目
运行时间（秒）
加速比
1
1.0
2
4
8
16
……
……
……
- 并行算法设计和优化思路
要求图文并茂，可以采用示意图、伪代码等方式详细描述并行算法的设计和优化思路。
以上是硬件信息截图
我使用Windows11系统，wsl的linux子系统
