Parallel Program Design

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出版者:Addison-Wesley Pub (Sd)
作者:K. Mani Chandy
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1988-11
价格:USD 51.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780201058666
丛书系列:
图书标签:
  • 设计
  • 并行算法
  • 并行程序设计
  • 并行计算
  • 多核处理器
  • 并发编程
  • 高性能计算
  • 程序设计
  • 计算机科学
  • 算法
  • 软件工程
  • 分布式系统
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具体描述

《并行程序设计:构建高效、可扩展的计算系统》 在当今计算密集型应用日益普及的时代,如何充分利用多核处理器、集群系统乃至分布式计算资源,已成为软件开发面临的核心挑战。《并行程序设计:构建高效、可扩展的计算系统》 深入剖析了并行计算的原理与实践,为开发者提供了一条通往高性能计算的清晰路径。 本书并非一本枯燥的理论堆砌,而是以解决实际问题为导向,从根本上揭示了并行化设计的思维方式。它首先会为你构建坚实的理论基础,讲解并行计算的定义、模型(如共享内存模型、消息传递模型)、以及并行化的基本策略,例如任务分解、数据分解和流水线处理。你将理解为何简单的顺序程序在面对海量数据和复杂计算时会捉襟见肘,以及并行化如何通过同时执行多个计算任务来显著缩短执行时间。 接着,本书将重点关注并行程序设计中的关键要素。你将学习如何有效地识别程序中的潜在并行性,并掌握将顺序代码转化为并行代码的常用技术。例如,对于共享内存系统,我们将深入探讨线程(Threads)的使用,包括创建、同步(如互斥锁、条件变量)、以及管理共享数据以避免竞态条件(Race Conditions)和死锁(Deadlocks)。这部分内容将通过大量实际案例,例如并行排序、矩阵乘法等,让你亲身体验如何使用多线程来加速计算。 对于更广泛的分布式系统和大规模集群环境,本书将全面介绍消息传递接口(MPI)。你将学习如何编写能够跨越多个节点进行通信的并行程序,理解消息传递的模式(如点对点通信、集体通信),并掌握在分布式环境中进行数据分发、结果收集以及任务协调的技巧。通过构建分布式粒子模拟、高性能数据分析工具等项目,你将能够驾驭分布式并行计算的复杂性。 除了基础的并行编程技术,本书还会深入探讨高性能并行程序的优化策略。性能不仅仅是并行化的实现,更在于如何让并行执行的效率最大化。你将学习如何分析程序的并行性能瓶颈,例如负载均衡问题(Load Balancing)、通信开销(Communication Overhead)、内存访问模式(Memory Access Patterns)等,并掌握相应的优化方法,如缓存优化、数据局部性(Data Locality)的提升、以及使用更高效的并行算法。 此外,本书还关注现代并行计算的趋势与挑战。从GPU(图形处理器)的并行计算能力,到新兴的并行编程模型和框架(如OpenMP、CUDA、TBB等),本书将为你提供一个广阔的视野,让你了解当前并行计算领域的前沿技术。你将学习如何利用GPU强大的并行处理能力来加速科学计算和机器学习任务,以及如何选择合适的编程模型来应对不同规模和类型的并行化需求。 本书的特色在于其实践性与深度并存。每一个概念的引入都伴随着清晰的代码示例和详细的解释,帮助读者理解抽象的并行概念如何转化为具体的程序代码。同时,本书也不会回避并行程序设计中常见的陷阱和挑战,而是通过深入的分析和有效的解决方案,帮助读者构建健壮、可靠且高效的并行应用程序。 无论你是希望提升现有应用程序的性能,还是想要涉足高性能计算、科学模拟、大数据分析、人工智能等领域,《并行程序设计:构建高效、可扩展的计算系统》 都将是你不可或缺的指南。它将赋能你驾驭并行计算的强大力量,设计和实现真正能够应对现代计算挑战的软件解决方案。阅读本书,你将不再是被动地接受计算能力的限制,而是主动地去挖掘和释放计算资源的全部潜能。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名对高性能计算一直充满好奇的工程师,《Parallel Program Design》这本书,无疑是一次让我豁然开朗的阅读体验。它没有用艰涩的学术语言将读者拒之门外,而是以一种更加亲切、更具引导性的方式,带领我深入了解并行程序设计的奥秘。书中对并行计算基本原理的阐述,清晰明了,让我能够快速建立起对并行世界的认知。我特别欣赏书中对不同并行模型(共享内存、分布式内存)的详细介绍,以及它们各自的适用场景和优缺点。书中提供的“并行算法设计模式”,如“数据并行”、“任务并行”,以及如何将它们巧妙结合,为我解决实际问题提供了非常实用的框架。我曾一度对并行程序的性能调优感到束手无策,而书中关于“延迟隐藏”和“通信优化”的章节,提供了许多深刻的见解和切实可行的建议。这本书还特别关注了并行程序的调试和测试,这往往是并行编程中最具挑战性的环节,书中提供的方法和工具让我受益匪浅。总而言之,《Parallel Program Design》为我系统地构建了并行程序设计的知识体系,让我能够更自信地迎接未来的技术挑战。

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作为一名长期在软件开发一线摸爬滚打的工程师,我对并行计算的理解一直处于一种“知其然,不知其所以然”的状态。在工作中,我常常会遇到性能瓶颈,最直接的解决方案就是引入并行,但具体如何设计、如何优化,总感觉心有余而力不足。《Parallel Program Design》这本书,如同一盏指路明灯,照亮了我在这片复杂领域中的前行之路。它没有一开始就抛出晦涩难懂的理论,而是循序渐进地从并行计算的基本概念讲起,让我这个并非科班出身的读者也能快速上手。书中对不同并行模型(如共享内存、分布式内存)的详尽阐述,让我豁然开朗,理解了为何不同的应用场景需要选择不同的模型。特别是关于同步与异步、并发与并行的区别,这本书给出了非常清晰且富有洞察力的解释,这对于避免我以往写代码时常见的“同步陷阱”至关重要。书中大量的代码示例,不仅仅是简单的“hello world”式演示,而是包含了实际问题的解决方案,例如如何有效地利用多核处理器来加速数据处理任务,如何处理并发访问共享数据时的竞态条件。我尤其欣赏书中关于“并行算法设计模式”的部分,这些模式就像是前人总结的宝贵经验,让我能够站在巨人的肩膀上,更高效地构建并行程序,避免重复“造轮子”。例如,关于“Divide and Conquer”在并行环境下的实现,书中提供了多种策略,并详细分析了它们的优缺点。这本书让我明白了,设计一个高效的并行程序,不仅仅是把代码复制粘贴到多个线程里那么简单,它需要深刻理解硬件架构、内存模型以及数据依赖性。

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在如今这个多核处理器几乎成为标配的时代,如果还只停留在串行编程的思维模式,那无疑是一种巨大的资源浪费。《Parallel Program Design》这本书,给了我一个系统地、深入地理解并行程序设计契机的。它不是那种堆砌大量公式的学术论文集,而是以一种更加务实、更贴近工程实践的方式来引导读者。书中首先建立了一个坚实的理论基础,比如阿姆达尔定律、古斯塔夫森定律等,这些定律帮助我理解了并行化能够达到的理论极限,以及在实际应用中需要考虑的限制因素。随后,书中深入到各种并行计算模型,从共享内存的OpenMP到分布式内存的MPI,提供了详尽的API介绍和使用范例。我尤其喜欢书中对“任务并行”和“数据并行”的区分和应用场景的详细分析,这让我能够根据具体问题选择最合适的并行化策略。书中关于“同步机制”的讨论也十分到位,如互斥锁、信号量、条件变量等,并且结合实际例子演示了如何避免死锁和活锁。我曾一度为如何有效地管理并行任务的依赖关系而苦恼,而书中关于“工作窃取(work stealing)”和“任务图(task graph)”的介绍,为我提供了全新的视角和解决方案。这本书并非简单地罗列技术,而是更侧重于“设计”的过程,它教会我如何将一个复杂问题分解成可以并行执行的子任务,如何管理这些子任务之间的通信和同步,以及如何进行性能调优。

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我一直觉得,在当前的计算领域,如果不能掌握并行编程,就如同拥有一把瑞士军刀却只用它来切水果。而《Parallel Program Design》这本书,恰恰填补了我在这方面的知识空白。它并非一本枯燥的理论书籍,而是真正从“设计”这个核心出发,教会读者如何去思考和构建并行程序。书中在介绍并行硬件基础时,并没有深挖底层细节,而是聚焦于对并行编程最相关的影响,比如缓存一致性、内存带宽以及指令级并行等,这些信息对于理解为何某些并行策略更优至关重要。令我印象深刻的是,书中详细探讨了不同并行粒度的权衡,从细粒度(如SIMD指令)到粗粒度(如多进程),并给出了在不同场景下选择合适粒度的指导原则。这对于我理解如何在CPU密集型任务和I/O密集型任务中进行并行优化提供了清晰的思路。本书在介绍通信机制时,也做得非常出色,无论是消息传递接口(MPI)还是线程间通信(如共享变量、队列),都配以生动形象的例子。我特别喜欢书中关于“延迟隐藏”的章节,它让我明白如何通过异步操作和任务调度来最大化计算资源的利用率,减少不必要的等待。书中对“并行调试”的讨论也极具价值,因为并行程序的调试难度远大于串行程序,这本书提供了一些实用的技巧和工具,帮助我快速定位和解决那些难以捉摸的并发问题。总而言之,这本书为我打开了并行程序设计的大门,让我能够更自信地应对日益复杂的计算需求。

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我一直认为,在追求极致性能的道路上,并行计算是绕不开的关键。但长期以来,我对于如何进行有效的并行程序设计感到迷茫。《Parallel Program Design》这本书,就像一位经验丰富的向导,带领我穿越了并行计算的迷雾。它没有一开始就抛出高深的理论,而是从并行计算的基本概念入手,解释了为何以及如何利用多核处理器来加速计算。书中对不同并行模型的详尽介绍,让我理解了共享内存模型(如OpenMP)与消息传递模型(如MPI)各自的优缺点以及适用场景。我尤其欣赏书中关于“任务分解”和“数据划分”的策略,这些是设计高效并行程序的基础。书中提供了许多实用的并行算法设计模式,比如“数据并行”、“任务并行”以及它们的组合应用,这些模式为我解决实际问题提供了宝贵的参考。而且,书中对“同步与互斥”的讲解非常透彻,结合了大量的代码示例,让我能够理解如何避免常见的竞态条件和死锁问题。我曾经在调试并行程序时感到力不从心,而书中关于“并行调试技巧”的章节,提供了一些非常实用的方法,大大缩短了我的调试时间。这本书让我明白,设计一个高性能的并行程序,不仅仅是简单地将代码分发到多个线程,而是需要深入理解硬件架构、数据依赖性以及通信开销。

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我一直觉得,在当今这个计算能力飞速发展的时代,如果还仅仅停留在串行编程的思维模式,那是一种巨大的损失。《Parallel Program Design》这本书,为我打开了一扇通往高效计算世界的大门。它没有一开始就抛出晦涩难懂的专业术语,而是从并行计算的基本概念入手,让我这个非科班出身的读者也能轻松理解。书中对不同并行模型的介绍,如OpenMP、MPI等,都配以详尽的解释和代码示例,让我能够根据实际需求选择最合适的并行化方案。我尤其喜欢书中关于“同步与并发”的讨论,它深入剖析了线程安全问题,并提供了多种避免竞态条件的解决方案。书中提供的“并行算法设计模式”,如“分而治之(Divide and Conquer)”、“管道(Pipeline)”等,为我解决实际问题提供了宝贵的借鉴。我曾经为如何有效地管理并行任务的依赖关系而苦恼,而书中关于“任务图(Task Graph)”的介绍,为我提供了全新的视角。这本书让我明白,设计一个高效的并行程序,不仅仅是简单地复制粘贴代码,而是需要对问题进行深入的分析,并充分利用硬件的并行能力。

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我一直认为,在现代软件开发中,如果不能有效利用并行计算,就如同拥有了一把强大的武器却只用它来砍柴。《Parallel Program Design》这本书,为我提供了解决这一困境的钥匙。它没有一开始就深入到晦涩的理论细节,而是从并行计算的基本概念和动机出发,让我能够理解为何以及如何进行并行化。书中对各种并行模型,如OpenMP和MPI,都进行了详尽的讲解,并配以丰富的代码示例,让我的学习过程更加直观。我尤其喜欢书中关于“任务分解”和“数据划分”的策略,这些是设计高效并行程序的基础,书中提供了多种不同的方法,并分析了它们的适用性。而且,书中对“同步与互斥”的讲解非常透彻,结合了大量的代码示例,让我能够理解如何避免常见的竞态条件和死锁问题。我曾经在调试并行程序时感到力不从心,而书中关于“并行调试技巧”的章节,提供了一些非常实用的方法,大大缩短了我的调试时间。这本书让我明白,设计一个高性能的并行程序,不仅仅是简单地将代码分发到多个线程,而是需要深入理解硬件架构、数据依赖性以及通信开销,并进行精心的设计。

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作为一个在技术浪潮中不断探索的开发者,我始终对如何榨干硬件的每一丝潜力充满兴趣。并行计算无疑是实现这一目标的最佳途径,而《Parallel Program Design》这本书,则是我在这条道路上遇到的最得力的伙伴。它不仅仅是枯燥的理论堆砌,而是以一种非常接地气的方式,将复杂的并行概念娓娓道来。书中从并行计算的基本原理讲起,逐步深入到各种并行模型,包括共享内存模型和分布式内存模型,并提供了丰富的代码示例,让我能够迅速掌握核心技术。我特别欣赏书中对“并行化开销”的深入分析,这让我意识到并非所有的代码都适合并行化,并且需要仔细权衡并行带来的收益与引入的复杂性。书中提供的“并行算法设计模式”是我学习的重点,这些模式,如“迭代并行”、“规约操作”等,为我解决实际问题提供了清晰的思路。而且,书中对“并行调试”的讨论也非常有价值,因为并行程序的调试比串行程序更加困难,本书提供了一些实用的技巧和工具,让我能够更有效地定位和解决bug。总而言之,《Parallel Program Design》为我构建了一个坚实的并行程序设计基础,让我能够更加自信地面对各种性能挑战。

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在我的职业生涯中,性能优化一直是绕不开的话题,而并行计算无疑是提升性能最直接有效的手段之一。《Parallel Program Design》这本书,为我提供了一个全面而深入的视角来理解和掌握并行程序设计。它并非一本简单的API手册,而是从设计理念出发,教我如何思考和构建并行系统。书中对于并行计算硬件基础的讲解,虽然点到为止,但却抓住了对并行编程影响最大的关键点,例如缓存一致性、内存延迟等,这对于我理解算法的实际表现至关重要。我非常喜欢书中关于“并行算法设计模式”的讨论,这些模式,如“Divide and Conquer”、“Pipeline”、“MapReduce”等,为我提供了解决各种并行问题的通用框架。书中对不同同步机制的讲解也十分细致,从基本的互斥锁到更高级的原子操作,都配以清晰的示例,帮助我理解如何安全有效地管理共享资源。我尤其关注书中关于“并行通信”的章节,无论是共享内存中的数据交换还是分布式内存中的消息传递,都提供了深入的分析和优化建议。这本书让我明白了,设计一个高效的并行程序,需要对问题本身有深刻的理解,并结合硬件特性和算法结构进行巧妙的设计。

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作为一名曾经被并行编程的复杂性所困扰的开发者,《Parallel Program Design》这本书无疑是一次令人耳目一新的阅读体验。它不是那种高高在上的理论说教,而是像一位经验丰富的导师,耐心地引导我一步步走入并行世界的深处。书中从并行计算的“为什么”和“是什么”开始,循序渐进地介绍了各种并行模型和编程范式。我特别喜欢书中对于“内存一致性模型”的讲解,这对于理解多线程环境下数据读写的行为至关重要,避免了许多潜在的bug。书中提供的“并行算法设计模式”非常实用,例如“MapReduce”模式在处理大规模数据时的应用,以及“Pipeline”模式在处理数据流时的优势,这些都极大地启发了我思考解决实际问题的思路。而且,书中不仅仅停留在概念层面,而是提供了大量的代码片段和实际案例,让我能够将学到的知识立刻付诸实践。我印象最深刻的是书中关于“并行化开销”的讨论,它让我明白并非所有的代码都适合并行化,并且需要仔细权衡并行带来的性能提升与引入的额外开销。这本书还深入探讨了并行程序的测试和调试问题,这往往是并行编程中最棘手的部分,书中提供的策略和工具让我受益匪浅。总而言之,《Parallel Program Design》为我构建了一个清晰的并行思维框架,让我能够更自信、更高效地设计和实现高性能的并行应用程序。

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