Parallel Algorithms for Regular Architectures

Parallel Algorithms for Regular Architectures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:The MIT Press
作者:Russ Miller
出品人:
页数:336
译者:
出版时间:1996-9-1
价格:USD 62.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780262132336
丛书系列:
图书标签:
  • 并行算法
  • 正则架构
  • 并行计算
  • 算法设计
  • 计算机体系结构
  • 高性能计算
  • 可并行化
  • 数据并行
  • 任务并行
  • 算法分析
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具体描述

Parallel-Algorithms for Regular Architectures is the first book to concentrate exclusively on algorithms and paradigms for programming parallel computers such as the hypercube, mesh, pyramid, and mesh-of-trees. Algorithms are given to solve fundamental tasks such as sorting and matrix operations, as well as problems in the field of image processing, graph theory, and computational geometry. The first chapter defines the computer models, problems to be solved, and notation that will be used throughout the book. It also describes fundamental abstract data movement operations that serve as the foundation to many of the algorithms presented in the book. The remaining chapters describe efficient implementations of these operations for specific models of computation and present algorithms (with asymptotic analyses) that are often based on these operations. The algorithms presented are the most efficient known, including a number of new algorithms for the hypercube and mesh-of-trees that are better than those that have previously appeared in the literature. The chapters may be read independently, allowing anyone interested in a specific model to read the introduction and then move directly to the chapter(s) devoted to the particular model of interest. Russ Miller is Assistant Professor in the Department of Computer Science, State University of New York at Buffalo. Quentin F. Stout is Associate Professor in the Department of Electrical Engineering and Computer Science at the University of Michigan. Parallel Algorithms for Regular Architectures is included in the Scientific Computation series, edited by Dennis Gannon.

《并行计算导论:优化与设计》 本书是一本全面探讨并行计算核心概念、方法论以及实际应用的入门级教材,旨在为计算机科学、工程学以及相关领域的学生和研究人员提供坚实的理论基础和实践指导。本书不侧重于特定硬件架构,而是致力于揭示并行计算在不同计算模型下的通用性原理和设计思想。 核心内容概述: 本书从并行计算的基本模型出发,深入剖析了数据并行、任务并行、流水线并行等多种并行范式,并详细介绍了如何识别和利用这些范式来提升计算效率。作者将着重于并行算法的设计与分析,涵盖了从简单的并行遍历到复杂的图算法、矩阵运算等一系列经典问题。在算法设计方面,本书将深入探讨划分(Partitioning)、映射(Mapping)、通信(Communication)和同步(Synchronization)等核心并行计算策略,并提供具体的算法示例和分析。 本书的独特之处与贡献: 1. 普适性原理: 不同于聚焦于特定“规则架构”的图书,本书强调并行计算在各种架构(如共享内存、分布式内存、GPU等)中的共通性原理。读者将学习如何根据问题的特性选择最合适的并行策略,而不是被特定架构所限制。 2. 算法设计思维: 重点培养读者独立思考和设计高效并行算法的能力。本书不仅提供现有的并行算法,更注重教授分析问题、分解任务、优化通信和同步的思维过程。 3. 性能优化深度剖析: 详细讲解影响并行程序性能的关键因素,包括负载均衡、通信开销、内存访问模式、可扩展性等。通过对这些因素的深入分析,读者将掌握优化并行程序的实用技巧。 4. 量化分析方法: 强调对并行算法进行严谨的数学分析,包括时间复杂度、空间复杂度、并行度、效率以及可扩展性等指标的计算和评估。 5. 理论与实践的平衡: 在提供扎实理论知识的同时,本书也辅以大量精心设计的示例,涵盖了从基础数据结构操作到复杂科学计算等多个领域。这些示例将帮助读者将理论知识转化为实际的编程技能。 6. 面向未来的视野: 尽管不局限于特定架构,本书将通过介绍并行计算在人工智能、大数据分析、高性能计算等前沿领域的应用,帮助读者理解并行计算在现代科技发展中的关键作用,并为他们未来在这些领域的研究和实践打下基础。 主要章节主题(但不限于): 并行计算基础: 定义、历史、基本模型(PRAM、BSP、CTMC等)、硬件平台概述(不深入具体规则架构)。 并行算法设计范式: 数据并行、任务并行、混合并行、流水线并行。 核心并行设计策略: 划分(Domain Decomposition, Data Decomposition)、映射(Task Mapping, Data Mapping)、通信(Message Passing, Shared Memory Access Patterns)、同步(Barriers, Locks, Atomic Operations)。 并行算法分析: 时间、空间、并行度、效率、可扩展性。 经典并行算法: 排序(并行归并排序、并行快速排序)、搜索、图算法(图遍历、最短路径、最小生成树)、矩阵运算(并行矩阵乘法、矩阵求逆)、数值计算(并行求解线性方程组、傅里叶变换)。 并行编程模型与工具(概述): MPI、OpenMP、CUDA、OpenCL 等(以介绍其核心思想和应用场景为主,不进行详细的语法教学)。 并行算法的性能优化: 负载均衡、通信优化、内存访问优化、避免锁竞争、减少同步开销。 并行计算在现代应用中的角色: 人工智能、大数据、科学模拟、图形渲染等。 本书将引导读者理解并行计算的精髓,学会如何系统地分析和设计高效、可扩展的并行算法,从而应对日益增长的计算挑战。本书的内容专注于通用原理和方法,确保读者能够理解和适应未来计算架构的发展。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书是我在进行分布式系统研究时偶然发现的,当时我正面临如何有效地在多个计算节点上并行处理大量数据的挑战。《Parallel Algorithms for Regular Architectures》提供了一个非常好的理论框架和实践指导。我被书中对于“规则架构”的定义和分类所吸引,这为我理解不同硬件平台的并行计算能力提供了清晰的视角。作者在书中详细介绍了如何根据架构的特性,设计出高效的并行算法,包括如何处理数据划分、任务分配以及节点间的通信。我特别欣赏书中对于“通信开销”的深入分析,这在分布式系统中往往是性能瓶颈的关键。书中提出的几种并行算法,例如用于求解线性方程组和进行快速傅里叶变换的算法,都经过了严谨的推导和分析,并给出了在不同规则架构上的性能评估。我尝试将书中的一些思路应用到我的分布式计算项目中,发现在优化数据通信和任务调度方面受益匪浅。这本书的语言风格比较学术化,但概念清晰,逻辑严谨,对于希望深入理解并行算法在特定架构上如何工作的研究人员来说,它是一本不可多得的参考书。

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这本书我读了好一阵子了,至今仍然觉得它是一本极具启发性的著作。初次翻阅时,就被其标题“Parallel Algorithms for Regular Architectures”深深吸引。虽然我不是专门研究并行计算的,但我的工作涉及大量的数据处理和优化问题,经常会遇到计算瓶颈。这本书提供的算法思路,特别是针对规则架构的并行化方法,为我打开了新的视角。书中详细阐述了如何将串行算法分解成可以在多处理器环境中高效执行的并行任务,并且对不同类型的规则架构,比如网格、超立方体等,都给出了具体的算法设计和分析。我尤其欣赏书中对算法复杂度的细致分析,它不仅给出了理论上的时间复杂度和空间复杂度,还结合实际的硬件模型进行了讨论,这对于理解算法的实际性能至关重要。书中的例子非常生动,从基础的矩阵乘法到更复杂的图像处理和科学计算任务,都进行了深入的剖析。我尝试将书中介绍的一些并行化思想应用到我自己的项目上,虽然还需要进一步的实践和调整,但初期的效果已经让我看到了巨大的潜力。这本书不是那种读完就能立刻上手编写高效并行程序的“速成指南”,它更像是一本“思想宝库”,需要读者投入时间和精力去消化和领悟。那些希望深入理解并行计算底层原理,并希望将这些原理转化为实际应用的研究者和工程师,绝对不应该错过它。

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读完《Parallel Algorithms for Regular Architectures》,我感觉自己对并行计算的理解上升到了一个新的高度。这本书给我最大的震撼是它所展现出的“结构化”的并行算法设计方法。作者没有仅仅罗列一堆算法,而是将算法的设计与规则架构的特性紧密结合起来,提供了一种系统性的方法论。我尤其欣赏书中对于“规约”、“并行前缀”等基本并行操作的详细阐述,这些看似基础的操作,却是构建许多复杂并行算法的基石。书中通过大量的实例,展示了如何利用这些基本操作来解决实际问题,比如排序、搜索以及一些数据结构的操作。我尝试着去复现书中介绍的一些算法,虽然调试过程中遇到了一些挑战,但最终成功运行后的那种成就感是无与伦比的。书中的图表和伪代码都非常清晰,有助于我理解算法的执行流程。我注意到,作者在讲解过程中,反复强调算法的“可扩展性”,这一点对于处理现代大规模计算任务非常重要。这本书的阅读难度不小,需要一定的算法基础和对计算机体系结构的理解,但它所带来的回报是巨大的。它不仅提升了我解决问题的能力,更培养了我对并行计算的深刻洞察力。

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这本《Parallel Algorithms for Regular Architectures》给我留下了深刻的印象,它是一部关于如何巧妙地利用计算架构的“规律性”来加速计算的杰作。我被作者的洞察力所折服,他能够将看似复杂的并行计算问题,分解成一系列简单、规整的操作,然后通过在规则架构上高效地执行这些操作来达到加速的目的。书中对于“局部通信”和“全局通信”的区分,以及如何根据架构特点优化这两种通信模式,给了我很大的启发。我尤其喜欢书中对“数据并行”和“任务并行”的结合使用,以及如何根据问题的性质选择最合适的并行策略。我尝试着将书中的一些算法概念应用到我的工作中,例如在图像处理的某些环节,我发现可以通过将图像分解成规则的小块,并在多处理器上并行处理,从而显著提高处理速度。这本书的优点在于它不仅仅是算法的罗列,更重要的是它提供了一种“设计思想”,让读者能够举一反三,将所学应用于解决实际问题。虽然书中的一些数学推导和理论分析需要一定的基础,但其所带来的收益是巨大的。对于任何对并行计算感兴趣,并且希望深入理解如何设计高效并行算法的读者来说,这本书绝对值得一读。

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我最近在研究一种新型的硬件加速器,它在架构上具有高度的规则性。在寻找相关的算法设计方法时,偶然发现了这本《Parallel Algorithms for Regular Architectures》。这本书简直是为我量身定做的!它系统地梳理了针对各类规则架构的并行算法设计原则和方法。最让我印象深刻的是,作者在介绍算法时,非常注重对计算模型和通信模式的分析,这对于理解算法在特定硬件上的性能表现至关重要。书中对于不同并行算法的优劣势对比也非常到位,比如在处理大规模数据集时,它会详细讨论数据局部性、负载均衡以及通信开销等关键因素。我特别喜欢书中对于动态规划、图算法以及数值计算在并行环境下的实现方式的讲解。很多我之前觉得非常棘手的串行算法,在作者的讲解下,变得清晰明了,并且有了并行化的思路。虽然书中的数学推导比较严谨,但我发现作者的讲解循序渐进,即使是初学者也能逐步跟上。这本书不仅教会了我如何设计并行算法,更重要的是,它培养了我一种“并行思维”,让我能够在解决问题时,不自觉地去思考如何将其分解、并行化,从而提高效率。对于任何希望在并行计算领域深入研究,尤其是在特定硬件架构上开发高效算法的读者来说,这本书绝对是必读之作。

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