並行程式設計方法學

《並行程式設計方法學》重點討論了面向套用的並行程式設計方法學，系統地闡述了關於並行序設計的理論、觀點、方法和技術。

基本介紹

• 書名：並行程式設計方法學
• 作者：劉鍵
• ISBN：9787560919553
• 出版社：華中理工大學出版社

作者簡介

劉鍵，（1930年11月生），江西臨川人。從1982年起任華中理工大學計算機系教授，曾任中國計算機學會理事，湖北省計算機學會副理事長兼軟體專業委員會上任。從1992年起享受國務院頒發的特殊貢獻津貼。長期從事並行與分散式程式設計的教學與研究，先後主持多個系統軟體的研製開發（其中包括獲聯合國頒發的“發明創新科技之星”獎的全自動並行化編譯系統HZPARA），完成多項國家自然科學基金資助項目，在並行與分散式計算理論方面做了較為系統的創新丁作。已出版的專著有《分散式計算機系統》與《並行分散式程式設計》，在國內外著名期刊上發表的學術論文五十篇以上。

內容簡介

主要內容包括非交錯並行計算模型（包括數據驅動/相關驅動計算模型與實時/非實時分散式狀態機模型）、抽象相關分析技術、並行分解技術（包括論域分解、對象分解、計算分解與控制分解）、並行軟體工程以及可重用並行軟體開發環境等問題，其中許多內容是第一次發表的。

目錄

第一章 概論

§1.1 並行計算與並行程式設計方法學

1.1.1 高科技問題與並行計算

1.1.2 並行程式設計方法的特點

§1.2 並行計算機系統

1.2.1 流水線操作

1.2.2 並行操作SIMD結構

1.2.3 MIMD系統、多處理機系統

1.2.4 分散式存儲並行計算機系統

1.2.5 發展趨勢

§1.3 網路拓撲與通信模式

1.3.1 網路拓撲判別準則

1.3.2 常見的幾種規則網路拓撲

§1.4 並行計算

1.4.1 並行計算

1.4.2 並行性與並行語義

1.4.3 並行科學計算中的並行性

§1.5 並行算法結構

1.5.1 為什麼要研究算法結構

1.5.2 算法結構的各組成部分與屬性

1.5.3 並行算法結構的分類

§1.6 程式設計的一般概念

1.6.1 程式的本質與特點

1.6.2 程式設計的本質與特點

1.6.3 程式設計方法的主要原則

§1.7 並行程式設計方法的基本原則

1.7.1 並行程式設計的特殊困難

1.7.2 並行程式設計方法的基本原則

1.7.3 並行程式設計的一般步驟

1.7.4 幾點注意事項

§1.8 常見的幾種同步互斥機制

1.8.1 PCF、Fortran中的同步機制

Lock-unlock機制

CriticalSection（臨界段）

事件同步

序列同步

1.8.2 CSP中的同步通信機制

1.8.3 Ada中的同步通信機制

§1.9 並行程式設計的性能考慮

1.9.1 數據驅動的並行計算模型

1.9.2 加速比估計式

1.9.3 logp模型

1.9.4 考慮logp因素的進程流程圖的調度

第一章小結

第二章 並行計算理論初步

§2.1 抽象數據類型與並行模組化

2.1.1 什麼叫並行模組化

2.1.2 如何並行模組化

2.1.3 數據抽象的說明方法

2.1.4 過程抽象的說明

2.1.5 模組的說明

§2.2 對象式程式設計概念

2.2.1 對象式程式設計概念

2.2.2 類

2.2.3 對象

2.2.4 繼承

2.2.5 允引關係

2.2.6 對象系統的行為特徵

§2.3 抽象相關分析

2.3.1 現實世界中的執行相關關係

2.3.2 抽象相關概念

2.3.3 對象模型中的相關關係

2.3.4 抽象相關圖

§2.4 基於數據驅動模型的並行程式構造

2.4.1 具有斷言的數據驅動模型

2.4.2 程式說明的並行分解

2.4.3 並行程式的最佳化

2.4.4 並行程式的測試

§2.5 基於數據驅動模型的並行程式設計

2.5.1 數據驅動模型的優點

2.5.2 基於數據驅動模型程式設計的主要步驟

§2.6 軟體開發過程的計畫

2.6.1 問題的提出

2.6.2 軟體過程模型

2.6.3 軟體開發計畫說明

§2.7 並行程式執行控制模式_

2.7.1 並行程式執行控制模式概念

2.7.2 現有幾種執行控制模式

2.7.3 數據驅動/相關驅動的執行控制模式

第二章小結

第三章 並行分解技術

§3.1 並行分解技術概論

3.1.1 問題及其解的結構

3.1.2 說明性定義與構造性定義

3.1.3 問題定義的並行分解

3.1.4 同步與合作問題

§3.2 論域分解之

3.2.1 並行Schwarz交替法

3.2.2 D-N交替法

3.2.3 容量矩陣法

3.2.4 有限元法

§3.3 論域分解之二

3.3.1 空中交通控制問題

3.3.2 確定問題論域

3.3.3 對象識別

3.3.4 問題分解與過程抽象

……

第四章 分散式反應系統

第五章 並行程式設計環境與工具

參考文獻

前言

高性能計算技術的飛躍發展及其日益廣泛深入的普及套用將從根本上改變人們的工作方式、生活方式與思維方式，改變人們從事科學研究、工程設計、教育培訓、戰略決策、事務處理甚至文化藝術創作的方式方法，也將從根本上改變人類社會的結構。高性能計算技術影響的重大深遠意義，怎么估計也不過分。機器的出現延長了人們的手腳，新能源的出現加強了人們利用機械改造自然的威力，現代化信息傳輸加工手段的出現，大大地加強了人們視覺、聽覺、觸覺等感覺器官的能力，計算機特別是高性能計算機的出現，又將大大地加強人們的大腦功能。用計算機下象棋，可以戰勝世界象棋冠軍。用計算機作複雜事務的決策，比個人考慮問題更加全面更加深入。當然，計算機本身並無智慧型，它是根據人們編寫的程式來工作，但它計算速度快，能夠解決人們空手無法解決的問題。許多問題的解決，不但計算量大，而且還有時間性。因此，對計算機性能的要求越來越高。美國能源部主持的ASCI十劃，為解決虛擬核試驗及核武器儲備管理的問題，計畫在2002年左右研製出每秒100萬億次浮點運算（100Teraflops）的超級計算機。美國政府甚至還支持一個千萬億次浮點運算計算機（Petaflops Computing）的前瞻性研究計畫。這裡所謂的高性能計算機或超級計算機，當然都是並行計算機。