第一部分 基本技术

第1章 并行计算机

1.1 对计算速度的需求

1.2 并行计算机的类型

1.2.1 共享存储器多处理机系统

1.2.2 消息传递多计算机系统

1.2.3 分布式共享存储器系统

1.2.4 MIMD和SIMD分类法

1.3 消息传递多计算机的体系结构特征

1.3.1 静态网络消息传递多计算机

1.3.2 嵌入

1.3.3 通信方法

1.3.4 输入/输出

1.4 用连网计算机作为多计算机平台

1.5 提高计算速度的潜力

1.6 小结

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参考文献

习题

第2章 消息传递计算

2.1 消息传递编程基础

2.1.1 编程的选择

2.1.2 进程的创建

2.1.3 消息传递例程

2.2 使用工作站集群

2.2.1 软件工具

2.2.2 PVM

2.2.3 MPI

2.2.4 伪代码构造

2.3 并行程序的评估

2.3.1 并行执行时间

2.3.2 时间复杂性

2.3.3 对渐近分析的评注

2.3.4 广播/汇集的时间复杂性

2.4 并行程序的调试和评估

2.4.1 低层次调试

2.4.2 可视化工具

2.4.3 调试策略

2.4.4 用经验方法评估程序

2.4.5 对优化并行代码的评注

参考文献

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2.5 小结

习题

第3章 易并行计算

3.1 理想的并行计算

3.2 易并行计算举例

3.2.1 图像的几何变换

3.2.2 曼德勃罗特集

3.2.3 蒙特卡罗法

3.3 小结

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参考文献

习题

4.1 划分

4.1.1 划分策略

第4章 划分和分治策略

4.1.2 分治

4.1.3 M路分治

4.2 分治技术举例

4.2.1 使用桶排序法排序

4.2.2 数值积分

4.2.3 N体问题

4.3 小结

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参考文献

习题

第5章 流水线计算

5.1 流水线技术

5.2 流水线应用的计算平台

5.3.1 数字相加

5.3 流水线程序举例

5.3.2 数的排序

5.3.3 生成质数

5.3.4 线性方程组求解—特殊案例

5.4 小结

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参考文献

习题

第6章 同步计算

6.1 同步

6.1.1 路障

6.1.2 计数器实现

6.1.3 树实现

6.1.5 局部同步

6.1.4 蝶形路障

6.1.6 死锁

6.2 同步计算

6.2.1 数据并行计算

6.2.2 同步迭代

6.3 同步迭代程序举例

6.3.1 用迭代法解线性方程组

6.3.2 热分布问题

6.3.3 细胞自动机

6.4 小结

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参考文献

习题

7.1 负载平衡

第7章 负载平衡与终止检测

7.2 动态负载平衡

7.2.1 集中式动态负载平衡

7.2.2 分散式动态负载平衡

7.2.3 使用线形结构的负载平衡

7.3 分布式终止检测算法

7.3.1 终止条件

7.3.2 使用应答消息实现终止

7.3.3 环形终止算法

7.3.4 固定能量分布式终止算法

7.4 程序举例

7.4.1 最短路径问题

7.4.2 图表示

7.4.3 图的搜索

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7.5 小结

参考文献

习题

第8章 共享存储器编程

8.1 共享存储器多处理机

8.2 说明并行性的结构

8.2.1 创建并发进程

8.2.2 线程

8.3 共享数据

8.3.1 创建共享数据

8.3.2 访问共享数据

8.3.3 并行性的语言结构

8.3.4 相关性分析

8.3.5 具有高速缓存的系统中的共享数据

8.4 程序举例

8.4.1 UNIX进程

8.4.2 Pthreads的例子

8.4.3 Java的例子

8.5 小结

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参考文献

习题

第二部分 算法和应用

第9章 排序算法

9.1 概述

9.1.1 排序

9.1.2 可能的加速

9.1.3 秩排序

9.2.1 比较和交换

9.2 比较和交换排序算法

9.2.2 冒泡排序与奇偶互换排序

9.2.3 二维排序

9.2.4 归并排序

9.2.5 快速排序

9.2.6 超立方体上的快速排序

9.2.7 奇偶归并排序

9.2.8 双调谐归并排序

9.3 小结

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参考文献

习题

10.1.2 矩阵相乘

10.1.1 矩阵相加

10.1 矩阵—回顾

第10章 数值算法

10.1.3 矩阵－向量相乘

10.1.4 矩阵与线性方程组的关系

10.2 矩阵乘法的实现

10.2.1 算法

10.2.2 直接实现

10.2.3 递归实现

10.2.4 网格实现

10.2.5 其他矩阵相乘方法

10.3 求解线性方程组

10.3.1 线性方程组

10.3.2 高斯消去法

10.3.3 并行实现

10.4.1 雅可比迭代

10.4 迭代方法

10.4.2 快速收敛方法

10.5 小结

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参考文献

习题

第11章 图像处理

11.1 低层图像处理

11.2 点处理

11.3 直方图

11.4 平滑、锐化和噪声消减

11.4.1 平均值

11.4.2 中值

11.4.3 加权掩码

11.5.1 梯度和幅度

11.5 边缘检测

11.5.2 边缘检测掩码

11.6 霍夫变换

11.7 向频域的变换

11.7.1 傅里叶级数

11.7.2 傅里叶变换

11.7.3 图像处理中的傅里叶变换

11.7.4 离散傅里叶变换算法的并行化

11.7.5 快速傅里叶变换

11.8 小结

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参考文献

习题

12.1 应用和技术

第12章 搜索和优化

12.2 分枝限界搜索

12.2.1 顺序分枝限界

12.2.2 并行分枝限界

12.3 遗传算法

12.3.1 进化算法和遗传算法

12.3.2 顺序遗传算法

12.3.3 初始种群

12.3.4 选择过程

12.3.5 后代的生成

12.3.6 变异

12.3.7 终止条件

12.3.8 并行遗传算法

12.5 爬山法

12.4 连续求精

12.5.1 银行业务应用问题

12.5.2 爬山法在银行业务中的应用

12.5.3 并行化

12.6 小结

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参考文献

习题

附 录

附录A 基本的PVM例程

附录B 基本的MPI例程

附录C 基本的Pthread例程

附录D 并行计算模型

索引