2007-03-11

資訊科技與土木工程:平行計算技術與土木工程

1980年代電腦硬體發展一方面開啟了個人電腦的時代,另一方面也進入了超級電腦(Supercomputer)時代,不管是共享式記憶體(Shared-memory)或分散式記憶體(Distributed-memory)式的超級電腦,基本上都是同時運用多個處理器(Processor)來提升電腦的運算效能,將原本在單一處理器的電腦上需要花費許多計算時間的問題切割後,分配給超級電腦的多個處理器來協力求解,達到縮短計算時間的目地。而能夠同時有效地應用多個處理器來計算的相關軟硬體技術,一般就稱為平行計算(Parallel Computing)技術。

超級電腦因造價昂貴,因此多只有政府單位及大型學術研究機構才負擔得起,且要將原本在單一處理器電腦上的程式改寫成能在多個處理器電腦平台上執行平行計算的程式也不是件容易的事,所以一直都很難普及應用。但到了1980年代後期,由於電腦工作站及個人電腦的普及,加上網路技術的日益進步,開始發展出一波將遠較超級電腦廉價的電腦工作站或個人電腦以網路連結後來進行平行計算的技術,例如,個人電腦叢集(PC Cluster)技術。如今,昔日超級電腦的硬體技術多已實作在個人電腦中,平行計算技術的應用也越來越普及,一些工程計算套裝軟體也已支援平行計算。對土木工程而言,能更快速的得到工程計算的結果,代表著工程師可以使用更精確但更複雜的數學與計算模型來得到更準確的結果,也可以進行更複雜但更高品質的設計與評估更多不同的設計方案,對於提昇工程品質與效率應有相當大的助益。

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