并行程序設計

定　價：￥43.00

作　者：	（美）Barry Wilkinson，（美）Michael Allen著；陸鑫達等譯；陸鑫達譯
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：	計算機科學叢書
標　簽：	并行計算

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ISBN：	9787111094371	出版時間：	2002-01-01	包裝：	精裝
開本：	26cm	頁數(shù)：	376	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書講解如何在并行和分布式操作系統(tǒng)下設計高效率、低開銷的程序，內(nèi)容既包括并行程序設計的技術也包括實現(xiàn)程序的工具。全書分為三個部分13章。第一部分是前4章，介紹并行計算和程序設計的概念。第二部分介紹了并行程序設計的語言和函數(shù)庫，包括C++、FortranM、HPF和MPI等進行編程工具。第三部分給出了并行程序的幾類算法和常用的資源。本書適合作為高等學院校計算機專業(yè)并行程序設計課程的教材，也適合具有相應水平的讀者自學。

作者簡介

　　BarryWilkinson是北卡卡羅來納大學夏洛特分校計算機科學系教授。在此之前他曾在英格蘭布賴頓大學（1984-1987）、紐約州立大學紐帕爾茲學院（1983-1984）、威爾士加的夫大學學院（1976-1983）以及英格蘭阿斯頓大學（1973-1976）任職。從1969到1970年，他曾在Ferranti有限公司從事過程控制計算機系統(tǒng)工作。他是《ComputerPeripherals》（同D.Horrocks，Hodder和Stoughton合作，1980，1987年第2版）、《DigitalSystemDesign》（PrenticeHall，1987，第2版1992年）、《ComputerArchitectureDesignandPerformance》（PrenticeHall，1991，第2版1996年）和《TheEssenceofDigitalDesign》（PrenticeHall，1997年）的作者。除了上述的著作之外，他在主要的計算機刊物上發(fā)表了許多論文。1969年他在英格蘭索爾福德大學獲得電氣工程學士學位（優(yōu)等成績），1971和1974年在英格蘭的曼徹斯特大學（計算機科學系）分別獲得碩士和博士學位。自1983年起，他一直是IEEE的資深會員。MichaelAllen是北卡羅來納大學夏洛特分校計算機科學系教授。在此之前他曾是北卡羅來納大學夏洛特分校電氣工程系的副教授和教授（1974-1985），并曾是紐約州大學布法羅分校的講師和助理教授。在1985到1987年他離開了北卡羅來納大學夏洛特分校，在DataSpan公司任董事長。其他的工業(yè)界經(jīng)歷還包括在EastmanKodak，slyvaniaElectronics，賓夕法尼亞的Bell，WachoviaBank以及許多其他公司中從事電子設計和軟件系統(tǒng)開發(fā)工作。他于1964和1965年分別在卡納基-梅隆大學獲得電氣工程的學士和碩士學位，并于1968年在紐約州立大學布法羅分校獲得博士學位。陸鑫達，現(xiàn)為上海交通大學計算機科學與工程系教授、博士生導師、高性能計算研究室主任，中國計算機學會體系結構委會副主任，中國計算機學會開放系統(tǒng)專委會高級委員，貴州大學兼職教授。1961年和1964年分別獲哈爾濱大學計算機專業(yè)學士。1979-1981年為英國紐卡舍爾大學計算機系統(tǒng)訪問學者，主要從事高度并行計算技術、VLSI芯片設計技術和處理機互連等技術研究。1987-1990年為德國GMD-FIRST柏林計算機研究所和柏林工業(yè)大學（TUB）的客座首席科學家，主要從事新型數(shù)據(jù)結構高性能計算機系統(tǒng)研究，并負責國家自然科學基金會重大項目中的中德國際合作項目。曾任《中國大百科全書》“自動控制和系統(tǒng)工程”卷“信息處理”分卷副主編。主編教材《計算機系統(tǒng)結構。（高等教育出版社，1996年3月）。教材譯著：《可擴展并行計算：技術、結構與編程》（機械工業(yè)出版社，2000年5月）。目前主要研究方向為高性能計算及應用、異構及元計算（包括Grid計算）、網(wǎng)絡計算及其編程環(huán)境、機群計算（包括體系結構及中國件）、遺傳和進化算法在映射和調(diào)度中的應用、分布計算及移動計算、智能代理等。

圖書目錄

專家指導委員會
譯者序
譯者簡介
前言
作者簡介
第一部分   基本技術
第1章   并行計算機 2
1.1   對計算速度的需求 2
1.2   并行計算機的類型 4
1.2.1   共享存儲器多處理機系統(tǒng) 4
1.2.2   消息傳遞多計算機系統(tǒng) 5
1.2.3   分布式共享存儲器系統(tǒng) 6
1.2.4   MIMD和SIMD分類法 7
1.3   消息傳遞多計算機的體系結構特征 8
1.3.1   靜態(tài)網(wǎng)絡消息傳遞多計算機 8
1.3.2   嵌入 12
1.3.3   通信方法 15
1.3.4   輸入/輸出 17
1.4   用連網(wǎng)計算機作為多計算機平臺 18
1.5   提高計算速度的潛力 21
1.6   小結 26
推薦讀物 26
參考文獻 27
習題 29
第2章   消息傳遞計算 31
2.1   消息傳遞編程基礎 31
2.1.1   編程的選擇 31
2.1.2   進程的創(chuàng)建 31
2.1.3   消息傳遞例程 33
2.2   使用工作站集群 38
2.2.1   軟件工具 38
2.2.2   PVM 38
2.2.3   MPI 43
2.2.4   偽代碼構造 49
2.3   并行程序的評估 50
2.3.1   并行執(zhí)行時間 50
2.3.2   時間復雜性 52
2.3.3   對漸近分析的評注 55
2.3.4   廣播/匯集的時間復雜性 55
2.4   并行程序的調(diào)試和評估 58
2.4.1   低層次調(diào)試 58
2.4.2   可視化工具 59
2.4.3   調(diào)試策略 60
2.4.4   用經(jīng)驗方法評估程序 60
2.4.5   對優(yōu)化并行代碼的評注 62
2.5   小結 63
推薦讀物 63
參考文獻 63
習題 65
第3章   易并行計算 67
3.1   理想的并行計算 67
3.2   易并行計算舉例 68
3.2.1   圖像的幾何變換 68
3.2.2   曼德勃羅特集 72
3.2.3   蒙特卡羅法 78
3.3   小結 82
推薦讀物 82
參考文獻 82
習題 83
第4章   劃分和分治策略 88
4.1   劃分 88
4.1.1   劃分策略 88
4.1.2   分治 91
4.1.3   M路分治 95
4.2   分治技術舉例 97
4.2.1   使用桶排序法排序 97
4.2.2   數(shù)值積分 100
4.2.3   N體問題 103
4.3   小結 107
推薦讀物 107
參考文獻 108
習題 109
第5章   流水線計算 114
5.1   流水線技術 114
5.2   流水線應用的計算平臺 117
5.3   流水線程序舉例 118
5.3.1   數(shù)字相加 118
5.3.2   數(shù)的排序 120
5.3.3   生成質(zhì)數(shù) 123
5.3.4   線性方程組求解—特殊案例 125
5.4   小結 127
推薦讀物 128
參考文獻 128
習題 128
第6章   同步計算 132
6.1   同步 132
6.1.1   路障 132
6.1.2   計數(shù)器實現(xiàn) 133
6.1.3   樹實現(xiàn) 135
6.1.4   蝶形路障 136
6.1.5   局部同步 136
6.1.6   死鎖 137
6.2   同步計算 137
6.2.1   數(shù)據(jù)并行計算 137
6.2.2   同步迭代 140
6.3   同步迭代程序舉例 140
6.3.1   用迭代法解線性方程組 140
6.3.2   熱分布問題 145
6.3.3   細胞自動機 152
6.4   小結 153
推薦讀物 153
參考文獻 154
習題 154
第7章   負載平衡與終止檢測 160
7.1   負載平衡 160
7.2   動態(tài)負載平衡 161
7.2.1   集中式動態(tài)負載平衡 162
7.2.2   分散式動態(tài)負載平衡 163
7.2.3   使用線形結構的負載平衡 165
7.3   分布式終止檢測算法 167
7.3.1   終止條件 167
7.3.2   使用應答消息實現(xiàn)終止 167
7.3.3   環(huán)形終止算法 168
7.3.4   固定能量分布式終止算法 170
7.4   程序舉例 170
7.4.1   最短路徑問題 170
7.4.2   圖表示 171
7.4.3   圖的搜索 172
7.5   小結 177
推薦讀物 177
參考文獻 178
習題 179
第8章   共享存儲器編程 184
8.1   共享存儲器多處理機 184
8.2   說明并行性的結構 186
8.2.1   創(chuàng)建并發(fā)進程 186
8.2.2   線程 187
8.3   共享數(shù)據(jù) 191
8.3.1   創(chuàng)建共享數(shù)據(jù) 191
8.3.2   訪問共享數(shù)據(jù) 192
8.3.3   并行性的語言結構 198
8.3.4   相關性分析 199
8.3.5   具有高速緩存的系統(tǒng)中
的共享數(shù)據(jù) 201
8.4   程序舉例 203
8.4.1   UNIX進程 204
8.4.2   Pthreads的例子 206
8.4.3   Java的例子 208
8.5   小結 209
推薦讀物 210
參考文獻 210
習題 211
第二部分   算法和應用
第9章   排序算法 216
9.1   概述 216
9.1.1   排序 216
9.1.2   可能的加速 216
9.1.3   秩排序 217
9.2   比較和交換排序算法 219
9.2.1   比較和交換 219
9.2.2   冒泡排序與奇偶互換排序 221
9.2.3   二維排序 224
9.2.4   歸并排序 226
9.2.5   快速排序 228
9.2.6   超立方體上的快速排序 230
9.2.7   奇偶歸并排序 234
9.2.8   雙調(diào)諧歸并排序 235
9.3   小結 238
推薦讀物 239
參考文獻 239
習題 240
第10章   數(shù)值算法 243
10.1   矩陣—回顧 243
10.1.1   矩陣相加 243
10.1.2   矩陣相乘 243
10.1.3   矩陣－向量相乘 244
10.1.4   矩陣與線性方程組的關系 244
10.2   矩陣乘法的實現(xiàn) 244
10.2.1   算法 244
10.2.2   直接實現(xiàn) 246
10.2.3   遞歸實現(xiàn) 248
10.2.4   網(wǎng)格實現(xiàn) 249
10.2.5   其他矩陣相乘方法 252
10.3   求解線性方程組 253
10.3.1   線性方程組 253
10.3.2   高斯消去法 253
10.3.3   并行實現(xiàn) 254
10.4   迭代方法 256
10.4.1   雅可比迭代 256
10.4.2   快速收斂方法 260
10.5   小結 263
推薦讀物 263
參考文獻 264
習題 265
第11章   圖像處理 268
11.1   低層圖像處理 268
11.2   點處理 269
11.3   直方圖 270
11.4   平滑. 銳化和噪聲消減 270
11.4.1   平均值 271
11.4.2   中值 272
11.4.3   加權掩碼 274
11.5   邊緣檢測 275
11.5.1   梯度和幅度 275
11.5.2   邊緣檢測掩碼 276
11.6   霍夫變換 279
11.7   向頻域的變換 282
11.7.1   傅里葉級數(shù) 282
11.7.2   傅里葉變換 282
11.7.3   圖像處理中的傅里葉變換 283
11.7.4   離散傅里葉變換算法的并行化 285
11.7.5   快速傅里葉變換 287
11.8   小結 293
推薦讀物 293
參考文獻 293
習題 295
第12章   搜索和優(yōu)化 298
12.1   應用和技術 298
12.2   分枝限界搜索 299
12.2.1   順序分枝限界 299
12.2.2   并行分枝限界 300
12.3   遺傳算法 301
12.3.1   進化算法和遺傳算法 301
12.3.2   順序遺傳算法 303
12.3.3   初始種群 303
12.3.4   選擇過程 305
12.3.5   后代的生成 306
12.3.6   變異 307
12.3.7   終止條件 307
12.3.8   并行遺傳算法 308
12.4   連續(xù)求精 311
12.5   爬山法 311
12.5.1   銀行業(yè)務應用問題 312
12.5.2   爬山法在銀行業(yè)務中的應用 314
12.5.3   并行化 315
12.6   小結 315
推薦讀物 315
參考文獻 315
習題 317
附      錄
附錄A   基本的PVM例程 323
附錄B   基本的MPI例程 328
附錄C   基本的Pthread例程 333
附錄D   并行計算模型 337
索引 346