普通高等院校数据科学与大数据技术专业“十三五”规划教材 高性能并行计算 技术、算法与编程PDF电子书下载

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第1章 并行计算机体系结构 1

1.1 并行计算 1

1.2 计算机体系结构的弗林分类方法 2

1.3 SIMD体系结构 3

1.4 MIMD体系结构 4

1.5 并行计算机类型 6

1.6 并行计算机系统结构 7

1.7 并行计算机访存模型 12

1.8 本章小结 16

习题 16

第2章 并行计算机互联网络 18

2.1 系统互联 18

2.2 互联网络的分类 19

2.3 动态互联网络 21

2.4 多级互联网络 23

2.5 静态互联网络 33

2.6 标准互联网络 38

2.7 本章小结 42

习题 43

第3章 并行计算机体系结构性能 44

3.1 并行计算机系统性能指标 44

3.2 Amdahl定律 46

3.3 Gustafson定律 48

3.4 Sun-Ni定律 49

3.5 并行体系结构的可扩展性 49

3.6 基准测试程序 50

3.7 本章小结 52

习题 52

第4章 共享存储器系统 53

4.1 共享存储器系统分类 53

4.2 减少存储器访问冲突方法 55

4.3 基于总线的对称多处理机系统 58

4.4 共享存储器系统高速缓存一致性 59

4.5 基于监听总线一致性协议 64

4.6 基于目录的一致性协议 79

4.7 基于Token的一致性协议 86

4.8 共享存储器的编程模型 87

4.9 本章小结 87

习题 87

第5章 消息传递系统 90

5.1 消息传递系统结构 90

5.2 路由器模型 91

5.3 交换机制 92

5.4 消息传递系统中路由 96

5.5 消息传递系统编程模型 100

5.6 本章小结 100

习题 100

第6章 机群 101

6.1 机群的体系结构 101

6.2 机群的互联结构 103

6.3 IBM SP系统 105

6.4 本章小结 109

习题 109

第7章 多核构架 110

7.1 多核技术 110

7.2 多核芯片 111

7.3 多核中的并行性 113

7.4 多核处理器的Cache结构 116

7.5 多核处理器核间通信技术 120

7.6 多核处理器总线设计 121

7.7 多核处理器操作系统设计 121

7.8 多核处理器低功耗设计 122

7.9 多核处理器存储器墙 123

7.10 本章小结 124

习题 124

第8章 并行计算模型与并行算法设计方法 126

8.1 并行计算模型 126

8.2 PRAM模型 127

8.3 APRAM模型 128

8.4 BSP模型 129

8.5 logP模型 132

8.6 Brent定理 133

8.7 并行算法设计方法 133

8.8 本章小结 134

习题 135

第9章 并行算法 136

9.1 并行算法设计 136

9.2 数组求和 138

9.3 排序 139

9.4 矩阵运算 146

9.5 线性方程组求解 153

9.6 快速傅里叶变换 161

9.7 图算法 166

9.8 本章小结 176

习题 176

第10章 并行程序设计方法 178

10.1 并行程序设计基本概念 178

10.2 并行度 179

10.3 交互/通信 181

10.4 并行编程风范 184

10.5 并行编程模型与并行语言 185

10.6 共享存储器编程 188

10.7 消息传递编程 190

10.8 数据并行编程 191

10.9 本章小结 192

习题 192

第11章 MPI并行程序设计 193

11.1 MPI基本编程 193

11.2 点对点通信 195

11.3 MPI预定义数据类型 198

11.4 通信模式 199

11.5 集合通信 201

11.6 对等模式和主从模式 215

11.7 非阻塞通信 216

11.8 重复非阻塞通信 222

11.9 进程组的管理 225

11.10 通信组的管理 227

11.11 虚拟进程拓扑 228

11.12 本章小结 232

习题 232

第12章 POSIX线程并行程序设计 235

12.1 进程、线程和Pthreads 235

12.2 创建线程 237

12.3 线程同步 240

12.4 生产者-消费者问题 268

12.5 本章小结 273

习题 274

第13章 OpenMP并行程序设计 276

13.1 OpenMP编程基础 276

13.2 并行域 282

13.3 数据处理环境 295

13.4 线程同步 307

13.5 任务调度 318

13.6 本章小结 323

习题 324

第14章 Java并行程序设计 327

14.1 线程 327

14.2 线程间通信 338

14.3 Java线程同步 343

14.4 fork/join 357

14.5 本章小结 361

习题 361

第15章 Windows多线程并行程序设计 364

15.1 创建线程 364

15.2 Windows线程同步 371

15.3 管道机制 406

15.4 变量的原子更新 408

15.5 线程优先级 409

15.6 本章小结 411

习题 411

附录A MPI函数调用 414

附录B OpenMP指令和库函数 421

附录C POSIX线程库函数 425

附录D Java多线程常用方法 428

附录E Windows多线程常用方法 431

参考文献 436

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