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出版者:Springer

作者:Kosch, Harald

出品人:

页数:1320

译者:

出版时间:2003-09-29

价格:USD 140.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783540407881

丛书系列:

图书标签:

• 并行处理
• Euro-Par
• 计算机科学
• 高性能计算
• 分布式计算
• 算法
• 软件工程
• 计算机系统
• 理论计算机科学
• 计算数学

好的，这是一份关于不包含《Euro-Par 2003 Parallel Processing》内容的图书简介，聚焦于其他重要的并行计算领域主题。 --- 《高性能计算与现代并行架构：从理论基础到前沿应用》 书籍概述 本书深入探讨了高性能计算（HPC）领域的广阔图景，重点关注支撑现代并行系统的核心理论、算法设计、软件模型以及新兴硬件架构。不同于仅侧重某一年特定会议论文集的聚焦，《高性能计算与现代并行架构》提供了一个跨越数十年发展脉络的、系统的知识体系，旨在为读者构建一个全面且深入的并行计算认知框架。 全书共分为五大部分，共计二十章，内容涵盖了并行计算的经典模型、现代大规模集群的设计哲学、数据密集型计算的挑战与解决方案，以及未来异构计算的趋势。我们避免了对特定年度会议议程的记录或复述，而是致力于提炼出那些经受住时间考验的关键概念和已被广泛接受的工程实践。 第一部分：并行计算的理论基石与模型 本部分奠定了理解所有现代并行系统的基础。它详细阐述了并行性的基本定义、度量标准（如加速比、效率、Amhdahl定律的局限性）以及计算复杂度的并行化分析。 第1章：并行计算的起源与范式演进： 追溯从串行计算到向量处理，再到多核时代的演变。重点讨论 Flynn 架构分类（SISD, SIMD, MISD, MIMD）的现代解释与局限。 第2章：并行程序设计模型： 深入比较经典的共享内存（如Pthreads、OpenMP）和分布式内存（如MPI）模型。详细分析了它们在编程范式、同步机制和内存一致性方面的差异与适用场景。此外，本书还引入了更现代的抽象模型，如基于Actor的消息传递和函数式并行模型。 第3章：并行算法设计策略： 探讨如何将串行问题分解为可并行执行的子任务。覆盖了数据依赖分析、任务粒度选择、负载均衡技术（静态与动态）以及并行算法的性能分析方法论。针对排序、搜索、图遍历等核心问题，提供了详细的并行化设计案例。 第二部分：大规模分布式内存系统（集群计算） 本部分专注于目前HPC的主流形式——基于网络互连的大规模集群系统。我们侧重于解决集群环境中通信延迟、带宽限制和容错性等关键工程挑战。 第4章：集群架构与互连网络： 剖析现代HPC集群的拓扑结构（如Mesh, Torus, Fat-Tree, Dragonfly）。详细讨论高速互连技术，如InfiniBand和Omni-Path，重点分析其延迟、带宽特性以及如何通过拓扑优化减少通信开销。 第5章：高级消息传递接口（MPI）： 介绍MPI标准的演进及其高级特性，如非阻塞通信（`Isend`/`Irecv`）、集合通信原语（`Allreduce`, `Broadcast`的优化实现）以及MPI-3/4标准中引入的更精细的内存管理和进程间通信机制。本书提供了一套优化的MPI编程模式，以应对“通信受限”的并行作业。 第6章：容错与恢复机制： 在数以万计的处理器上，硬件故障是常态而非例外。本章探讨了检查点/重启（Checkpoint/Restart）策略的实施、增量检查点技术，以及基于冗余计算和错误检测码（ECC）的容错算法设计。 第三部分：共享内存与众核架构 随着多核CPU和片上大量核心（Many-Core）架构（如GPU）的普及，共享内存编程模型的重要性日益凸显。 第7章：现代CPU缓存层次结构与内存模型： 深入探讨L1/L2/L3缓存的工作原理、缓存一致性协议（如MESI/MOESI）以及伪共享（False Sharing）问题。为程序员提供了内存访问优化的实战指南。 第8章：OpenMP深度应用与优化： 超越基础的`parallel for`，本章详细覆盖OpenMP 4.0及更高版本引入的并行区域（Teams）、任务模型、依赖性管理以及针对 NUMA（非一致性内存访问）架构的内存绑定和数据放置策略。 第9章：加速器计算模型（GPU/FPGA）： 聚焦于通用图形处理器（GPGPU）的编程范式。详述CUDA和OpenCL模型，对比其线程组织、内存层次结构（全局、共享、常量内存）以及主机-设备数据传输的瓶颈。探讨了如何高效地映射数据并行和任务并行到这些设备上。 第四部分：数据驱动与新兴计算范式 本部分关注如何处理现代数据科学和大数据分析带来的计算挑战，以及并行计算在新型硬件上的应用。 第10章：大规模数据并行框架： 分析MapReduce、Spark等数据流编程模型在分布式计算环境下的并行执行机制。重点讨论DAG（有向无环图）调度器如何优化任务依赖和资源分配。 第11章：图计算的并行化挑战： 图算法（如PageRank, SSSP）因其固有的不规则数据访问模式，是并行计算中的难点。本章介绍Pregel、GraphLab等模型，并讨论如何利用稀疏矩阵技术优化图的存储和访问。 第12章：并行I/O与存储系统： 探讨在HPC系统中，数据输入/输出（I/O）如何成为性能瓶颈。详细介绍并行文件系统（如Lustre, GPFS）的结构、I/O调度算法以及如何通过预取和缓存策略最大化吞吐量。 第五部分：系统软件、编程工具与未来展望 本部分关注如何有效地管理、调试和未来化并行软件栈。 第13章：并行程序性能分析工具： 介绍业界主流的性能剖析工具（如Valgrind的Callgrind/Cachegrind、Intel VTune、TAU等）。重点讲解如何利用这些工具识别通信热点、缓存未命中和负载不均衡现象。 第14章：并行程序的调试与验证： 讨论死锁、竞态条件（Race Condition）等并发错误的识别与重现。介绍基于模型检验和符号执行等形式化方法在并行程序验证中的应用。 第15章：混合模型编程： 探讨如何在同一个应用中无缝集成MPI（跨节点）和OpenMP/CUDA（节点内）的策略，以充分利用异构集群的资源。 第16章：量子计算与并行性： 作为对未来计算模式的展望，本章简要介绍了量子比特、量子门操作的基本概念，并探讨量子算法（如Shor、Grover）的并行加速潜力及其与经典HPC的交叉点。 --- 目标读者： 本书面向计算机科学、软件工程、电子工程等相关领域的高年级本科生、研究生，以及希望深入理解现代高性能计算系统和优化技术的专业工程师和研究人员。读者应具备基本的C/C++或Fortran编程基础，并对操作系统和体系结构有初步了解。 核心价值： 本书摒弃了对单一事件的记录，专注于构建一个稳固的、面向工程实践的并行计算知识体系，确保所传授的知识和技术栈在未来数年内仍具有高价值和参考意义。通过对理论的深入剖析和对现代架构的细致分析，读者将能够设计、实现并优化出真正高效的下一代并行应用程序。

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我不是计算机科学领域的专业人士，但我对那些能够清晰地阐释复杂概念的书籍情有独钟。《Euro-Par 2003 Parallel Processing》虽然听起来十分学术化，但据我观察，其内容组织和presentation的风格，往往能够将深奥的理论以一种相对易于理解的方式呈现出来。即使是初次接触并行计算的读者，或许也能从中找到切入点。我常常会被那些能够将抽象的数学模型转化为具体应用的案例所吸引，因为它们能让我看到技术背后的实际价值。这本书的标题暗示了其内容将围绕“并行处理”展开，这本身就是一个极具吸引力的主题。想象一下，如何让成千上万的处理器协同工作，解决那些单个处理器无法企及的庞大问题，这本身就充满了魅力。我希望这本书能够带我领略到这种“大规模协作”的智慧，并理解其在科学研究、工程计算乃至日常技术应用中的重要性。

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从这本书的整体风格来看，它散发出一种严谨而又充满活力的学术气息。即使我尚未深入研读其中的具体章节，仅凭这股“劲头”我就已经对其产生了浓厚的兴趣。我通常会被那些能够引人深思、激发创意的书籍所吸引，而《Euro-Par 2003 Parallel Processing》所涵盖的主题——并行处理——本身就充满了挑战和创新的空间。想象一下，如何让计算的“力量”成倍增长，解决那些曾经看似不可能完成的任务，这其中的学问与智慧着实令人着迷。我期待在这本书中，能够看到最前沿的理论突破，最实用的工程实践，以及最富有洞察力的未来展望。它不仅仅是一份会议论文集，更像是当时全球并行计算领域的一次“思想碰撞”，我渴望成为这场思想盛宴的参与者，从中汲取养分，拓宽视野。

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这本书在我看来，不仅仅是一本技术手册，更像是一份历史文献。2003年，那是并行计算领域的一个重要时期，信息技术正在以前所未有的速度向前发展。这本书所收录的论文，无疑是那个时代最闪耀的智慧火花。我感兴趣的是，在那个特定的历史背景下，研究者们是如何看待并行计算的未来，他们面临的挑战是什么，又提出了哪些创新的解决方案。我相信，通过阅读这本书，我能够更深刻地理解并行计算的演进历程，洞察技术发展的趋势，甚至能够从中发现一些被时间证明是具有前瞻性的研究方向。这对于任何一个想要深入了解计算机科学发展史，或者希望在相关领域做出贡献的人来说，都是一份宝贵的财富。它就像一本密码本，解读了过去，或许也能为我们打开未来的大门。

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这本书的封面设计很有意思，带着一丝复古的科技感，让人一眼就联想到学术会议的严谨与前沿。拿到手里，厚度和纸张的质感都显得非常扎实，仿佛捧着一份沉甸甸的知识宝藏。我尤其喜欢封面上那个抽象的图案，据说代表了并行计算中数据流动的概念，这让我在翻阅之前就对书中的内容充满了期待。我通常会被那些能够激发思考，同时又在视觉上足够吸引人的书籍所打动，而《Euro-Par 2003 Parallel Processing》无疑做到了这一点。它不仅仅是一堆冰冷的代码和算法的堆砌，更像是一扇窗，引领我窥探那个时期并行计算领域最前沿的探索与讨论。即使我还没有深入阅读，光是这份“开胃菜”就足以让人对接下来的内容充满好奇和信心。我想，这本书的选材和呈现方式，必定是对当年参会学者智慧结晶的一次精心提炼和展示。

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作为一名对高性能计算一直抱有浓厚兴趣的从业者，我深知学术会议论文集的价值。它们往往代表了一个领域在特定时间点的最高水平，汇集了来自世界各地顶尖研究者的最新成果。《Euro-Par 2003》的这本论文集，自然也承载着这样的期望。我期待在其中找到那些能够“点亮”我工作思路的创新想法，那些能够突破现有瓶颈的独到见解。尤其是在2003年这个节点，并行计算正经历着快速的发展和转型，新的硬件架构、新的编程模型层出不穷。这本书就像是当时的一份“时代快照”，记录下了这个关键时期各种不同方向的探索。我迫不及待地想要了解，当时的学者们是如何应对多核处理器、分布式系统等带来的挑战，他们提出了哪些具有深远影响的理论和实践。相信通过研读，我能获得对并行计算发展脉络更清晰的认识，并从中汲取灵感，运用到我自己的研究和开发工作中。

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