Parallel Algorithms and Architectures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Albrecht, Andreas; Jung, Hermann; Mehlhorn, Kurt

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:1987-12-15

价格:USD 29.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783540180999

丛书系列:

图书标签:

并行算法
并行架构
计算机体系结构
高性能计算
算法设计
并行计算
多核处理器
分布式计算
集群计算
GPU计算

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具体描述

《并行计算与体系结构》这是一本深入探讨并行计算领域核心概念、关键技术与前沿发展的专著。本书旨在为读者提供一个全面而系统的知识框架，理解为何以及如何设计和构建能够处理海量数据和复杂计算任务的并行系统。核心内容概述：并行计算基础理论：本书首先奠定坚实的理论基础，详细阐述了并行性的不同粒度，包括位级并行、指令级并行、线程级并行和进程级并行。读者将深入理解数据依赖、任务依赖等概念，以及它们对并行程序设计的影响。同时，将详细介绍各种并行计算模型，如PRAM模型、消息传递模型、共享内存模型等，并分析它们各自的优缺点及适用场景。并行算法设计与分析：本书重点关注并行算法的设计范式和分析技术。读者将学习如何将串行问题分解为可并行执行的任务，如何有效地分配计算资源，以及如何处理数据同步和通信问题。内容涵盖了图算法（如最短路径、最小生成树）、排序算法（如快速排序、归并排序）、矩阵运算（如矩阵乘法、矩阵求逆）以及搜索算法等经典并行算法的设计思路和实现技巧。同时，本书将深入讲解并行算法的性能度量，包括时间复杂度、空间复杂度、加速比、效率和可扩展性等，并提供分析和优化并行程序的实用方法。并行体系结构：本书深入剖析了构建高效并行计算系统的硬件基础。读者将了解不同类型的并行处理器，如向量处理器、多核处理器、众核处理器（GPU）以及大规模分布式系统。本书将详细探讨存储器层次结构、缓存一致性协议、互连网络拓扑（如网格、环、超立方体）以及I/O系统等关键设计因素，并分析它们如何影响并行程序的性能。此外，还将介绍高性能计算（HPC）领域的主流硬件平台和架构，例如CPU+GPU异构计算模型、以及现代超级计算机的组成原理。编程模型与工具：为了将理论知识转化为实践，本书详细介绍了主流的并行编程模型和相关工具。对于共享内存系统，将深入讲解OpenMP等API，涵盖了并行区域、任务并行、同步原语（如锁、信号量、屏障）以及并行数据结构的使用。对于分布式内存系统，将详尽介绍MPI（Message Passing Interface）的标准和常用函数，包括通信操作（点对点通信、集体通信）、数据规约、拓扑管理等。此外，还将介绍一些针对GPU等众核架构的编程模型，如CUDA和OpenCL，以及相关的开发环境和调试工具。性能优化与挑战：本书不仅讲解了并行计算的理论和实现，还着重探讨了在实际应用中遇到的性能瓶颈和优化策略。读者将学习如何识别和解决数据局部性问题、负载均衡问题、通信开销问题以及同步开销问题。将介绍各种性能分析工具，如性能计数器、探查器（profiler）等，并指导读者如何利用这些工具来定位性能瓶颈并进行有针对性的优化。同时，本书也将讨论并行计算在当前计算领域面临的一些挑战，例如功耗限制、通信延迟、软件复杂性以及对新兴计算范式（如深度学习、大数据分析）的支持。前沿与应用：本书将展望并行计算领域的未来发展方向，包括新型并行体系结构、混合精度计算、低功耗并行设计以及面向特定应用的并行优化技术。同时，将结合实际案例，展示并行计算在科学计算、工程模拟、人工智能、金融建模、生物信息学等各个领域的广泛应用，帮助读者理解并行计算的价值和重要性。通过阅读《并行计算与体系结构》，读者将能够系统地掌握并行计算的理论精髓，熟练运用各种并行编程模型进行高效开发，并具备分析和优化并行系统性能的能力，为解决当今和未来计算领域日益增长的挑战打下坚实基础。