并行虚拟计算机与信息传送界面最新进展Recent advances in parallel virtual machine and message passing interface pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mohr, Bernd; Larsson Treff, Jesper; Worringen, Joachim

出品人:

页数:411

译者:

出版时间:2006-12

价格:632.80元

装帧:

isbn号码:9783540391104

丛书系列:

图书标签:

• 并行计算
• 虚拟机
• MPI
• 高性能计算
• 分布式系统
• 并行编程
• 计算机科学
• 信息技术
• 软件工程
• 集群计算

好的，这是一本名为《计算结构与高级算法设计》的图书简介，它专注于现代计算科学的基础理论、复杂系统建模以及高性能计算的前沿技术，与您提到的特定主题（并行虚拟环境与消息传递接口）的细节有所区别，但着眼于更广阔的计算科学图景。 --- 计算结构与高级算法设计 内容概述 本书旨在为读者提供一个深入且全面的视角，审视现代高性能计算（HPC）与复杂系统背后的核心理论基石与实践方法。我们聚焦于如何有效地组织、抽象和优化计算资源，以解决当前科学、工程和数据密集型领域面临的最具挑战性的问题。全书内容横跨了计算理论的严谨性、新型硬件架构的适应性以及算法创新的迭代过程，力求在理论深度与工程实用性之间搭建一座坚实的桥梁。 本书不直接深入探讨特定并行环境的具体编程模型或通信库的底层实现细节，而是着眼于支撑这些模型和库得以高效运行的底层计算范式、资源管理机制以及算法复杂度优化。我们探讨的是“为什么”某种计算结构更优，以及“如何”设计出能够充分利用现有（或未来）计算拓扑的抽象算法。 第一部分：计算范式与结构基础 本部分首先确立了理解现代计算系统的理论框架。我们回顾了图灵模型在处理大规模并发问题时的局限性，并引入了更贴合现实硬件的计算模型。 第一章：超越冯·诺依曼：现代计算架构的演变 本章深入分析了多核处理器、异构计算（GPU、FPGA）以及大规模分布式存储系统的物理和逻辑结构。重点讨论了内存层次结构、缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols）的挑战，以及如何从硬件层面理解计算瓶颈。我们探讨了“计算移动到数据”这一关键思想如何重塑算法设计思维，尤其是在数据局部性和数据重用性方面。 第二章：计算的抽象与形式化 本章侧重于算法设计理论，特别是关于确定性与非确定性计算的边界。引入了P、NP、PSPACE 等复杂性类，并讨论了近似算法（Approximation Algorithms）在NP-难问题中的实际价值。详细分析了“可并行化”问题的形式化定义，探讨了如何将一个串行算法转化为具有良好扩展性（Scalability）的并行结构，例如数据依赖图（Data Dependency Graphs）的构建与分析。 第三章：数值稳定性与浮点运算的艺术 在处理大规模科学计算时，精度和稳定性至关重要。本章详细剖析了IEEE 754标准下的浮点运算特性，包括舍入误差、累积误差和病态问题（Ill-Conditioned Problems）。我们探讨了高精度算法、误差界限分析以及如何利用特定的数值技术（如迭代重试、预条件子设计）来保证大规模数值模拟结果的可信度。 第二部分：高级算法设计与优化 本部分是本书的核心，重点关注如何设计出能够在复杂结构上高效执行的高级算法。 第四章：图论算法在大规模数据上的应用 图结构是描述网络、社交关系和复杂系统（如物理模拟网格）的基础。本章探讨了标准图算法（如最短路径、最小生成树、连通分量）在大规模、稀疏或稠密图上的优化策略。特别关注了分布式图处理框架（如Pregel模型理念）下的算法重构，强调了通信代价与计算负载之间的权衡。 第五章：稀疏矩阵计算的理论与实践 许多科学和工程问题（如有限元分析、线性规划）最终都归结为求解大型稀疏线性系统。本章系统阐述了稀疏矩阵的存储格式（CSR, CSC, COO等）的优劣，并详细分析了迭代求解器（如Krylov子空间方法，GMRES, BiCGSTAB）的收敛性分析。设计高效的稀疏矩阵向量乘法（SpMV）是本章的实践重点，探讨了如何根据底层硬件特性调整填充和重排序策略。 第六章：基于随机化的算法设计 随机性在现代计算中扮演着越来越重要的角色，尤其是在处理海量数据和高维空间时。本章介绍了蒙特卡洛方法（Monte Carlo Methods）在积分、优化和采样问题中的应用，并深入分析了准随机序列（Quasi-Random Sequences）如何提升收敛速度。此外，还探讨了Locality-Sensitive Hashing（LSH）等基于随机投影的技术，用于高效地处理近似最近邻搜索问题。 第三部分：系统集成与前沿趋势 本部分将理论算法与实际系统需求相结合，展望了计算科学的未来方向。 第七章：数据流与异构计算的协同 随着专用加速器（如GPU、TPU）的普及，如何将数据流模型（Dataflow）映射到异构硬件成为关键挑战。本章分析了任务级并行和数据级并行的调度策略，讨论了如何通过细粒度同步与异步执行机制来最大化硬件利用率。重点分析了依赖分析（Dependence Analysis）如何指导自动调度器进行优化。 第八章：可扩展性分析与性能度量 设计高效算法的最终目标是实现良好的可扩展性。本章详细介绍了性能分析的工具和方法论。引入了Amdahl定律和Gustafson-Barsach定律，并超越了简单的加速比概念，着重讨论了工作量（Work）、深度（Depth）和容量（Span）在分析并行算法效率中的核心作用。此外，还探讨了如何科学地使用性能计数器和分析工具来诊断内存墙（Memory Wall）和同步开销。 第九章：容错性与自适应计算 在极端规模的计算任务中，硬件故障是常态而非例外。本章探讨了应对大规模系统中的随机错误的方法，包括检查点/恢复机制（Checkpointing/Restart）的设计、冗余编码技术以及容错算法的理论基础。此外，还讨论了自适应网格加密（Adaptive Mesh Refinement, AMR）等技术，使计算资源能根据问题的局部复杂度动态分配。 --- 目标读者： 本书适合计算机科学、应用数学、物理、工程等领域的博士生、高年级本科生，以及从事高性能计算、大规模数据分析和复杂系统建模的科研人员与工程师。阅读本书需要具备扎实的离散数学和线性代数基础。

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这本书的编排逻辑非常清晰，从基础概念的梳理到高级算法的深入剖析，过渡得非常自然。我特别欣赏作者在介绍并行虚拟机的架构时，并没有采用那种枯燥的罗列式讲解，而是通过精妙的图示和流程图，将复杂的系统结构可视化，这极大地降低了理解难度。比如，在讲解内存一致性模型的部分，作者用了好几页篇幅，结合具体的代码片段和性能测试数据，对比了不同实现方式的优劣，这种实战导向的写作风格，对于我们这些需要将理论应用于实际工程的读者来说，简直是福音。我记得我当时为了理解某个特定的同步原语，反复看了好几遍相关的章节，每一次阅读都有新的体会，作者对细节的把握简直到了吹毛求疵的地步，但这种严谨恰恰是这类高深技术书籍最需要的品质。

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我对这本书中关于“最新进展”的章节印象最为深刻。它并没有停留在已有的成熟技术上，而是大胆地探讨了一些刚刚进入实验室阶段的前沿概念。我当时正在尝试优化一个大规模图计算框架的通信开销，正苦于缺乏有效的理论指导，而这本书恰好提供了几种颠覆性的思路，比如基于软件定义网络（SDN）的通信拓扑动态重构策略。作者以一种近乎预言家的口吻，描绘了未来异构计算集群中，消息传递接口如何演化以适应量子计算和类脑计算的混合环境。读到这部分时，我感到一股强烈的冲击，仿佛看到了未来十年内高性能计算领域可能发生的技术革命。这本书的价值就在于，它不仅告诉你“现在”是什么，更重要的是，它指明了“未来”的方向。

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这本书的封面设计非常引人注目，那种深邃的蓝色背景搭配上银白色的立体文字，立刻就给人一种专业、前沿的感觉。我是在一次学术交流会上偶然看到这本书的，当时只是随便翻了翻目录，就被其中对“信息传送界面”的探讨深深吸引住了。我记得当时我正在研究一个关于分布式计算的课题，总觉得现有的并行模型在数据同步和通信效率上存在一些瓶颈。这本书的标题本身就充满了未来感，让我对它所涵盖的内容充满了期待。拿到书后，我做的第一件事就是查看它的前言和致谢部分，作者的学术背景和研究方向的介绍，让我对这本书的权威性有了初步的判断。那种严谨的学术态度和对技术前沿的敏锐洞察力，从字里行间都能清晰地感受到。尤其是它对虚拟化技术在高性能计算中的应用前景的展望，让我觉得这不仅仅是一本技术手册，更像是一份对未来计算范式的宣言。

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作为一本面向研究人员和资深工程师的专业书籍，它的参考价值是毋庸置疑的。书后附带的庞大引用列表，几乎涵盖了过去二十年内所有与并行计算和通信协议相关的里程碑式论文。我发现，很多我原本以为是‘行业内秘而不宣’的优化技巧，都在这本书中得到了系统的总结和理论的支撑。特别是关于性能瓶颈分析和故障恢复机制的章节，作者给出的诊断流程图和解决方案树，简直可以作为我们团队的标准化操作指南。更难能可贵的是，作者在论述中始终保持着一种客观的批判性思维，对于一些被过度吹捧的技术，也毫不留情地指出了其局限性和适用范围，这种公正的态度，使得全书的说服力倍增。

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这本书的整体阅读体验是令人振奋的，但同时也是极具挑战性的。它要求读者具备扎实的计算机体系结构和操作系统基础，否则在阅读涉及到底层硬件接口和内核态操作的部分时，可能会感到吃力。我不得不承认，我在阅读过程中多次暂停下来，查阅了许多相关的背景知识，但这正体现了这本书的深度和广度——它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的重塑。它迫使你跳出日常工作中习惯的抽象层次，去思考数据在物理媒介上传输的每一个微小瞬间所发生的复杂交互。读完这本书，我感觉自己对“并行”这个词的理解上升到了一个全新的维度，它不再仅仅是‘同时做几件事’，而是上升到了一种对信息流动的精妙控制艺术。

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