算法與并行計(jì)算

內(nèi)容概要

　　《算法與并行計(jì)算》從基本并行算法的介紹以及并行計(jì)算方法的應(yīng)用兩個(gè)方面，對(duì)并行算法做了比較全面的闡述。在基本概念與技術(shù)部分，不僅給出了串行算法、并行算法以及正則迭代算法的介紹，為了加深讀者對(duì)并行計(jì)算的理解，本書(shū)還對(duì)與硬件相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了介紹，包括提升單處理器性能的手段以及并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等。在此基礎(chǔ)上，介紹了相關(guān)的并行軟件工具。當(dāng)讀者對(duì)這些基本的概念有了了解之后，對(duì)一些重要的算法以及分析技術(shù)進(jìn)行了介紹。在算法應(yīng)用部分，分別對(duì)一維有限脈沖響應(yīng)(fir)數(shù)碼濾波器、二維和三維無(wú)限脈沖響應(yīng)(iir)數(shù)碼濾波器、多采樣率抽樣器和中斷器、模式識(shí)別、視頻壓縮運(yùn)動(dòng)估計(jì)、二階加瓦羅域乘法與除法、快速傅里葉變換、線性方程、有限差分法等給出了其并行應(yīng)用方法，深入討論了其實(shí)現(xiàn)方法與技術(shù)。
　　本書(shū)適合計(jì)算機(jī)工程、電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)行業(yè)的研究人員和研究生。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）格巴里（Fayez Gebali） 譯者：都志輝

書(shū)籍目錄

第1章 引言
第2章 增強(qiáng)單處理器的性能
第3章 并行計(jì)算機(jī)
第4章 共享內(nèi)存多處理器
第5章 互連網(wǎng)絡(luò)
第6章 并發(fā)平臺(tái)
第7章 針對(duì)并行算法的特別技術(shù)
第8章 非串行-并行算法
第9章 z-變換分析
第10章 依賴關(guān)系圖分析
第11章 計(jì)算幾何分析
第12章 實(shí)例: 一維iir數(shù)字濾波器
第13章 案例分析: 二維與三維數(shù)字濾波器
第14章 實(shí)例分析： 多重速率的采樣器和插值器
第15章 案例學(xué)習(xí): 模式匹配
第16章 案例學(xué)習(xí): 用于視頻壓縮的運(yùn)動(dòng)估計(jì)
第17章 范例分析: 2?m階伽羅瓦域乘法
第18章 范例分析: 2?m階伽羅瓦域的多項(xiàng)式除法
第19章 快速傅里葉變換
第20章 求解線性方程組
第21章 使用有限差分法求解偏微分方程
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   一對(duì)多（組播） 一對(duì)多操作涉及一個(gè)發(fā)送端處理器和多個(gè)接收端處理器。圖3.8（b）給出了一對(duì)多的通信模式。圖中只顯示了一個(gè)源到多個(gè)接收處理器的通信，但通常情況下，所有的處理器可以在同一時(shí)間執(zhí)行一對(duì)多通信。接收處理器的數(shù)量取決于該算法的細(xì)節(jié)，以及如何完成任務(wù)到處理器的映射。此操作通常是在每次迭代中進(jìn)行，因此必須做到高效率。大部分時(shí)間里，假設(shè)相鄰的處理器之間的時(shí)鐘同步已經(jīng)完成，源寄存器和目的寄存器之間進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交換。在其他情況下，雙向方式（即數(shù)據(jù)一確認(rèn)）甚至四向握手（即請(qǐng)求一確認(rèn)一數(shù)據(jù)一確認(rèn)）也是必要的。    一對(duì)全部（廣播） 廣播業(yè)務(wù)涉及在系統(tǒng)中發(fā)送相同的數(shù)據(jù)給所有處理器。圖3.8（c）顯示了處理器之間的廣播通信模式。這種模式在提供數(shù)據(jù)給所有處理器時(shí)非常有用。它也可能意味著一個(gè)處理器作為發(fā)送端，其他處理器接收數(shù)據(jù)。我們將在脈動(dòng)陣列和SIMD機(jī)上看到這種通信。 收集 收集操作包括從幾個(gè)或全部處理器收集數(shù)據(jù)。圖3.8（d）顯示了處理器之間的收集通信模式。假設(shè)我們有P個(gè)處理器，所需收集數(shù)據(jù)的時(shí)間可以被計(jì)算為 其中為傳輸一接收一處理一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)所需的時(shí)間。 規(guī)約 規(guī)約操作與收集操作類似，除了一些操作是針對(duì)收集到的數(shù)據(jù)。圖3.8（d）顯示了處理器之間的規(guī)約通信模式。一個(gè)規(guī)約操作的例子是當(dāng)所有的處理器產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)相加以產(chǎn)生一個(gè)最終值。當(dāng)需要規(guī)約的數(shù)據(jù)很多時(shí)，這項(xiàng)任務(wù)可能需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。假設(shè)我們有P個(gè)產(chǎn)生待加數(shù)據(jù)的處理器，總的時(shí)間預(yù)計(jì)為 其中，是處理器處理一對(duì)已收到數(shù)據(jù)單元所需的時(shí)間。 層次化地執(zhí)行規(guī)約操作可能是值得的。在這種情況下，規(guī)約延遲時(shí)間為 3.11.2消息傳遞（MP）通信機(jī)制 MP主要用于分布式內(nèi)存機(jī)器。兩個(gè)處理器之間傳遞消息過(guò)程涉及使用send（）和recv（）庫(kù)函數(shù)。程序員使用send（destination，message）庫(kù)函數(shù)來(lái)確定目的處理器或進(jìn)程的ID以及要發(fā)送的數(shù)據(jù)。程序員還必須使用recv（source，message type）lt葷函數(shù)指定源處理器或進(jìn)程的ID和接收數(shù)據(jù)的類型。 為了讓兩個(gè)處理器使用MP通信，需要兩個(gè)操作： （1）在它們之間建立通信鏈路。鏈路建立依賴于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特性。我們可以考慮鏈路的物理性質(zhì)（硬件）或它的邏輯性質(zhì)（地址、單向或雙向、能力、信息大小等）。 （2）通過(guò)send（）和reev（）庫(kù)函數(shù)交換消息。 MPI是一個(gè)為了改善MP的使用和可移植性而開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。 MP同步確保處理器之間的正確通信。同步必須由程序員認(rèn)真處理，因?yàn)閳?zhí)行send（）和RECV（）庫(kù)函數(shù)是在操作系統(tǒng)或運(yùn)行在處理器上的系統(tǒng)的控制下的。同步策略有兩種類型： 同步或阻塞，發(fā)送方在它執(zhí)行了send（）庫(kù)函數(shù)之后暫停執(zhí)行，直到消息被接收。此外，接收方在執(zhí)行RECV（）庫(kù)調(diào)函數(shù)后暫停，直到消息可用。 異步或非阻塞，發(fā)送方執(zhí)行send（）庫(kù)函數(shù)后繼續(xù)執(zhí)行。此外，接收方執(zhí)行RECV（）庫(kù)函數(shù)后也繼續(xù)執(zhí)行。 MPI標(biāo)準(zhǔn)支持單播和廣播通信方式。

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