分布式计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dolev, Shlomi

出品人:

页数:568

译者:

出版时间:2006-12

价格:768.40元

装帧:

isbn号码:9783540446248

丛书系列:

图书标签:

• 分布式系统
• 云计算
• 并行计算
• 大数据
• 集群
• 容错
• 一致性
• CAP理论
• 微服务
• 消息队列

好的，这是一份关于一本名为《并行算法设计与优化》的图书简介，内容详尽，旨在展现其专业性和深度，同时完全避开“分布式计算”的主题。 --- 图书名称：《并行算法设计与优化：从理论基础到多核架构实战》 简介 在当今高性能计算和数据密集型应用飞速发展的时代，串行计算的瓶颈日益凸显。摩尔定律的放缓和多核处理器的普及，使得并行算法的设计与优化成为软件工程、计算机科学以及工程应用领域中最核心的挑战与机遇。《并行算法设计与优化》正是为应对这一挑战而精心撰写的一部深度专业著作。 本书旨在为读者提供一个从基础理论到前沿实践的全面、系统且深入的知识体系。我们摒弃了宽泛的概括，专注于并行计算模型、算法设计范式以及特定硬件架构下的性能调优技术。全书结构严谨，逻辑清晰，力求使读者不仅理解“如何”实现并行，更深刻洞察“为何”要采用特定的并行策略。 第一部分：并行计算的理论基石与模型 本部分为后续深入探讨奠定了坚实的理论基础。我们首先对并行计算的历史演进和基本概念进行梳理，重点阐述了当前主流的并行计算模型。 1. 并行计算范式与模型： 详细剖析了经典的PRAM（Parallel Random Access Machine）模型，探讨其局限性及其在理论分析中的重要性。紧接着，我们深入讲解了与现代硬件更贴近的内存一致性模型（Memory Consistency Models），这对理解并发编程中的数据竞争至关重要。此外，本书将着重讨论工作量、深度、粒度等关键性能度量指标的精确定义与计算方法。 2. 算法分析的并行视角： 传统的复杂度分析侧重于时间复杂度，而并行分析则引入了新的维度。本章将详细介绍如何分析并行算法的效率（Efficiency）、加速比（Speedup）和可扩展性（Scalability），特别是阿姆达尔定律（Amdahl's Law）和古斯塔夫森定律（Gustafson's Law）在实际场景中的应用与局限。我们将通过严谨的数学推导，展示如何量化并行算法的理论潜力。 第二部分：核心并行算法设计范式 本部分是全书的核心，系统地介绍了几种行之有效且在工业界广泛应用的并行算法设计范式，并以经典算法为例进行深入剖析。 1. 分而治之与规约（Divide and Conquer & Reduction）： 我们不仅回顾了快速排序和矩阵乘法的并行版本，更侧重于并行前缀和（Prefix Sum/Scan）算法的设计，因为它作为许多更复杂算法（如B+树的构建、集合运算）的基础操作，其高效实现至关重要。本书将对比链式、树形等不同规约方法的性能特点。 2. 迭代与同步机制（Iteration and Synchronization）： 针对需要多次迭代收敛的问题（如偏微分方程求解、迭代优化），本章探讨了同步（Synchronization）与异步（Asynchrony）的权衡。我们将详细介绍数据依赖图（Data Dependence Graphs）的构建方法，并分析如何在避免死锁和活锁的前提下，最大化计算的重叠度。 3. 领域分解与划分（Domain Decomposition）： 针对大型结构化数据（如网格或矩阵），本书重点讲解了如何有效地将计算域划分给不同的处理单元。内容涵盖了一维、二维和三维的块划分策略，并分析了不同划分对边界通信开销的影响，为后续的通信优化打下基础。 第三部分：特定硬件架构下的性能优化 并行算法的性能高度依赖于其所运行的硬件架构。本部分将深入探讨当前主流的并行硬件平台，并提供针对性的优化策略。 1. 内存层级结构与缓存优化（Memory Hierarchy and Cache Optimization）： 现代处理器性能的瓶颈往往在于数据移动而非计算本身。本书将详细解析多级缓存（L1, L2, L3）的工作原理、缓存一致性协议。重点章节将聚焦于数据布局重排、循环展开（Loop Unrolling）和阻塞/平铺（Tiling/Blocking）技术，以实现数据在计算单元内的高效复用和最小化缓存未命中率。 2. SIMD/向量化编程（Single Instruction, Multiple Data）： 现代CPU和GPU都内置了强大的向量处理单元。我们将介绍如何利用内在函数（Intrinsics）和编译器自动向量化技术，将标量代码转换为高效的向量指令，从而在单个核心上实现数据级并行加速。 3. 细粒度并发与线程管理： 针对多核CPU环境，本书深入讨论了线程的创建、销毁、上下文切换开销。我们将比较粗粒度线程与细粒度任务的适用场景，并提供在不同操作系统下进行有效线程池管理的实践指南，确保线程数量与物理核心数的合理匹配。 第四部分：实践与工具链 理论的价值最终要通过实践来体现。本部分将侧重于实际编程模型和性能分析工具的应用。 1. 线程级并行编程模型： 本章将详尽介绍OpenMP的全部核心特性，包括并行区域、数据作用域子句、并行循环的负载均衡、以及私有化技术的应用。我们将通过大量代码示例，展示如何从串行代码迭代式地引入OpenMP指令以获得稳定的并行加速。 2. 任务级与数据并行模型： 深入探讨Cilk Plus等基于任务的调度机制，理解其动态负载均衡的优势。同时，也将引入CUDA/OpenCL等通用计算框架的编程思想，但侧重于它们在任务调度和内存管理方面的通用原则，而非特定GPU的深度绑定。 3. 性能分析与调试： 优化的前提是准确的测量。本书将指导读者使用性能分析工具（如Linux perf, VTune等）来精确识别热点代码、缓存瓶颈和同步等待时间。我们将教授如何解读性能报告，并基于数据驱动的洞察力进行有针对性的算法重构和代码优化。 目标读者 本书面向具有扎实C/C++或Fortran编程基础，并希望在科学计算、大规模数据处理、图形渲染或高性能计算领域提升专业技能的工程师、研究人员和高年级本科生/研究生。阅读本书后，读者将能够独立设计出满足特定硬件架构、具备优异可扩展性和高效率的并行算法。 ---

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我必须承认，这本书在哲学层面的探讨达到了一个令人叹为观止的高度。它没有满足于停留在表面现象的描述，而是深入到了事物的本质与存在的意义。作者提出的那些观点，犀利、独到，甚至带着一丝挑战性，迫使我不断地审视自己既有的认知结构。阅读过程中，我常常需要停下来，合上书本，对着窗外发呆，努力消化那些如哲人低语般的深刻洞察。这本书就像一面强力的聚光灯，照亮了许多我过去习惯性忽略的思维盲区。它的语言富有张力，充满了节奏感，那些复杂的逻辑推演，被作者用一种近乎辩证法的优美方式串联起来。这不仅仅是一本知识的载体，更像是一场与作者跨越时空的思想交锋，充满了智力上的刺激和满足感。对于那些真正追求思想深度和精神富足的读者来说，这本书无疑是值得反复研读的宝藏。

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说实话，我对这类偏重理论探讨的著作通常抱持着谨慎的态度，因为它们很容易陷入故纸堆的泥沼，变得晦涩难懂。然而，这本作品却成功地将一个看似严肃的主题，用一种极其生动且充满画面感的方式呈现了出来。作者似乎拥有将抽象概念具象化的魔力，那些原本需要反复推敲才能理解的原理，在他的笔下，如同被赋予了生命和行动力。我特别喜欢其中穿插的那些小故事和案例分析，它们并非是生硬地插入，而是作为论点的有力支撑，让读者在理解理论的同时，也触摸到了实践的脉搏。行文风格上，它展现出一种自信而又谦逊的气度，既不故作高深，也不轻佻浮躁，这种恰到好处的平衡感，是许多专业书籍难以企及的。这本书让我感觉到，知识的传递不必是枯燥的，它完全可以是一场愉悦的心智探险。读完它，我不仅学到了新的知识框架，更重要的是，它激发了我对这个领域进行更深层次探索的渴望。

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这本书的配图和版式设计，简直是教科书级别的典范。它不是那种随便印印了事的商业印刷品，每一个页面的留白、字体的选择、章节之间的过渡，都透露出设计者对阅读体验的极致追求。尤其是那些插画，它们并非是简单的装饰，而是与文字内容形成了高度的互文关系，有时候，一幅图胜过千言万语，精准地捕捉到了文本中那种不易言说的意境。阅读过程中，我几乎可以感受到纸张的质感和油墨的清香，这在如今这个充斥着电子屏幕的时代，无疑是一种难得的享受。这本书的美学价值，已经超越了其内容本身，它本身就是一件值得收藏的艺术品。作者在叙事节奏的控制上也做得非常出色，时而急促如风暴，时而舒缓如溪流，使得阅读的起伏跌宕有致，完全不会让人感到审美疲劳。我甚至会特意放慢速度，去品味每一个排版的细节，生怕错过了一丝一毫的设计巧思。

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这本书的叙事手法简直是一场盛宴，作者以一种近乎诗意的笔触，描绘了一个关于时间、记忆与遗忘的宏大画卷。它不是那种直白的、告诉你“是什么”的文学作品，更像是一面多棱镜，折射出人性的幽微和时代的变迁。书中的人物塑造极其立体，每一个角色的内心挣扎都刻画得入木三分，让人在阅读的过程中，仿佛能亲身感受到他们所处的那个晦暗而又充满希望的年代。我尤其欣赏作者在处理历史事件时的那种克制与深刻，没有激烈的口号，只有缓缓流淌的，带着温度的细节。那些关于家族兴衰、个体命运的描写，如同陈年的老酒，后劲十足，每一次回味都有新的感悟。我读完之后，合上书页，那种意犹未尽的感觉久久不散，它成功地把我带入了一个全新的、需要用整个心智去体悟的世界，而非仅仅是用眼睛去扫过文字的流水账。这本书的结构也十分精巧，看似松散的章节之间，却隐藏着千丝万缕的内在联系，这种精妙的布局，让整个故事的张力保持在一个非常高的水平线上。

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从纯粹的故事性角度来看，这本书的叙事功力绝对是顶尖水准。作者构建了一个极其复杂且逻辑严密的世界观，其中的人物关系网错综复杂，但作者却能以一种清晰而又不失悬念的方式，将所有的线索一一展开。最让我惊喜的是，它成功地打破了传统线性叙事的桎梏，采用了多重视角、时间跳跃等高阶手法，但每一次的跳转都服务于整体的张力构建，而不是为了炫技而炫技。我几乎是屏住呼吸读到了最后，那种对真相的渴望被作者拿捏得恰到好处，每一次即将揭晓谜底的时刻，都会被巧妙地引向新的岔路口。这本书的魅力在于，它让你在享受故事带来的情绪波动之余，也在不经意间被卷入一场关于身份认同和道德抉择的拷问之中。它是一部拥有强大驱动力的作品，一旦开始，就很难停下来，直到最后一个字被阅读完毕，才依依不舍地从那个构建的世界中抽离出来。

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