并行计算与程序设计

第1章 概述

1.1 实例

1.1.1 求和

1.1.2 泡茶问题

1.1.3 图书馆新书上架

1.1.4 天气预报

1.1.5 美国HPCC计划

1.1.6 教务管理系统

1.1.7 地球物理石油勘探数据处理系统

1.2 并行计算基础知识

1.2.1 并行计算的重要性

1.2.2 并行计算的定义、并行计算机系统及软件

1.2.3 并行计算的应用分类

1.2.4 并行设计的方法

1.2.5 应用系统的并行性

1.2.6 并行计算的研究内容

1.3 并行程序设计策略和模型

1.3.1 并行程序设计策略

1.3.2 并行程序设计模型

1.4 相关概念

1.4.1 顺序、并发与并行

1.4.2 进程和线程

1.4.3 一些基本概念

第2章 并行计算机基础

2.1 并行计算机体系结构

2.1.1 结点

2.1.2 互联网络

2.1.3 并行计算机访存模型

2.2 并行计算机的分类

2.2.1 并行计算机的控制结构

2.2.2 地址空间

2.2.3 并行计算机系统结构模型

2.3 多核技术

2.3.1 多核芯片

2.3.2 片上多核处理器体系结构

2.3.3 超线程技术

2.3.4 基于多核的软件开发

2.3.5 虚拟化技术

2.4 GPU技术

2.4.1 简介

2.4.2 GPU与并行计算

第3章 并行计算模型

3.1 并行计算模型概述

3.1.1 串行计算模型与并行计算模型

3.1.2 并行计算模型与并行算法

3.1.3 并行计算模型与并行系统中其他模型的关系

3.2 PRAM模型

3.2.1 基本PRAM模型

3.2.2 实例

3.3 BSP模型

3.3.1 BSP模型原理

3.3.2 实例

3.4 LogP模型

3.4.1 LogP模型原理

3.4.2 实例

3.5 并行计算模型比较

3.5.1 PRAM模型和LogP模型的比较

3.5.2 BSP模型和Logp模型的比较

第4章 并行计算性能评测

4.1 基本概念

4.1.1 运行时间

4.1.2 问题规模

4.1.3 额外开销函数

4.2 并行系统的性能分析

4.2.1 加速比

4.2.2 效率

4.2.3 开销

4.2.4 粒度和数据映射对性能的影响

4.2.5 实例

4.3 并行系统的可扩展性度量

4.3.1 可扩展性

4.3.2 度量指标

4.3.3 实例

第5章 并行算法设计基础

5.1 并行算法设计方法

5.1.1 基本方法

5.1.2 实例

5.2 并行算法设计过程

5.2.1 PCAM设计方法学

5.2.2 划分

5.2.3 通信

5.2.4 组合

5.2.5 映射

5.3 并行算法设计技术

第6章 OpenMP多线程并行程序设计

6.1 OpenMP编程基础

6.1.1 OpenMP多线程编程模型

6.1.2 OpenMP程序结构

6.1.3 使用Microsoft Visual Studio.NET编写OpenMP程序.

6.2 编译指导语句

6.2.1 并行域结构一一parallel指令

6.2.2 共享任务结构

6.2.3 同步结构

6.2.4 数据处理子句

6.3 运行时库函数

6.3.1 基本函数

6.3.2 运行时库函数的互斥锁支持

6.4 环境变量

6.5 实例

6.5.1 求和

6.5.2 数值积分

6.6 OpenMF多线程程序性能分析

6.6.1 并行额外开销

6.6.2 线程同步带来的开销

6.6.3 负载均衡

6.6.4 OpenMP中的任务调度

第7章 MPI消息传递并行程序设计

7.1 MPI消息传递接口

7.1.1 简介

7.1.2 MPI程序特点

7.2 典型MPI实现——MPICH

7.2.1 简介

7.2.2 MPICH的安装和配置

7.3 MPI编程基础

7.3.1 简单的MPI程序示例

7.3.2 MPI程序的四个基本函数

7.3.3 统计时间

7.3.4 错误管理

7.4 MPI的点对点通信

7.4.1 点对点通信的例子

7.4.2 MPI_SEND0函数

7.4.3 MPI_RECVO函数

7.4.4 消息管理七要素

7.4.5 非阻塞通信

7.5 MPI群集通信

7.5.1 一对多群集通信函数

7.5.2 多对一群集通信函数

7.5.3 多对多群集通信函数

7.5.4 同步函数

7.6 实例

7.6.1 求和

7.6.2 数值积分

第8章 WindOWS线程库并行程序设计

8.1 Windows线程库

8.2 Win32 API多线程程序设计

8.2.1 Win32 API线程操作基本函数

8.2.2 Win32 API线程间通信函数

8.3 MFC线程库

8.3.1 MFC线程操作基本函数

8.3.2 MFC同步类

8.4. .NET。Framework线程库

8.4.1 .NET线程基本操作

8.4.2 .NET线程同步

8.5 实例

8.5.1 求和

8.5.2 数值积分

第9章 Java多线程并行程序设计

9.1 线程

9.1.1 基本概念

9.1.2 线程的状态与生命周期

9.1.3 线程调度与优先级

9.2 Runnable接口与Thread类

9.2.1 Runnable接口

9.2.2 Thread类

9.3 多线程的实现

9.3.1 创建Thread类的子类

9.3.2 实现Runnable接口

9.3.3 两种方法的比较

9.4 线程的同步与死锁

9.4.1 线程同步

9.4.2 线程死锁

9.5 实例

9.5.1 求和

9.5.2 数值积分

参考文献

《并行计算与程序设计(普通高等院校十二五规划 教材)》对并行计算的理论知识和并行程序设计方法 进行了系统的介绍，包括并行计算基本概念、并行计 算机基础、并行计算模型、并行计算性能评测、并行 算法设计基础、OpenMP多线程并行程序设计、MPI消 息传递并行程序设计、Windows线程库并行程序设计 、Java多线程并行程序设计等内容。
　　本书集作者多年的教学经验编写而成，语言通俗 易懂，内容安排合理，讲解深入浅出。本书在介绍并 行计算理论知识的基础上，特别注重并行程序设计的 实践方法及实用性。书中含有大量精心设计并调试通 过的程序实例，方便读者参考。
　　本书适合作为普通高等院校计算机科学与技术专 业、软件工程专业以及信息类相关专业本科生和研究 生的教材，也可作为社会培训教材或软件开发人员的 参考用书。