並行算法的設計與分析（第3版）/普通高等教育十一五國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳國良 著

圖書標籤:

• 並行算法
• 算法設計
• 算法分析
• 計算機科學
• 高等教育
• 教材
• 並行計算
• 數據結構
• 性能分析
• 計算機網絡

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040264364

版次：3

商品編碼：10494443

包裝：平裝

叢書名： 並行計算係列叢書

開本：16開

齣版時間：2009-08-01

用紙：膠版紙

頁數：813

正文語種：中文

內容簡介

　　

　　第3版在修訂版的基礎上進行瞭大幅度的修訂，新增加3章、重寫3章，改寫8章。《普通高等教育十一五國傢級規劃教材·並行算法的設計與分析（第3版）》係統深入地討論瞭計算機領域中諸多計算問題的並行算法的設計和分析方法。在著重介紹各種並行計算模型上的常用和典型的並行算法的同時，也力圖反映本學科的新成就、學科前沿和發展趨勢。
　　 　　《普通高等教育十一五國傢級規劃教材：並行算法的設計與分析（第3版）共分二十章，包括基礎篇4章（緒論、設計技術、前綴計算、排序和選擇網絡），並行算法篇9章（排序和選擇算法、分布式算法、並行搜索、選路算法、串匹配、錶達式求值、上下文無關語言、圖論算法、計算幾何），數值並行算法篇3章（矩陣運算、數值計算、快速傅氏變換），理論篇4章（組閤搜索、隨機算法、VLSI計算理論、並行計算理論）。
　　 　　《普通高等教育十一五國傢級規劃教材：並行算法的設計與分析（第3版）》取材豐富，內容係統深入，可作為高等學校計算機及其他信息類有關專業高年級本科生和研究生的教材，也可供從事計算機科學理論和並行算法研究的科技人員閱讀參考。
　　 　　《普通高等教育十一五國傢級規劃教材：並行算法的設計與分析（第3版）》初版曾獲1994年度教育部高等學校優秀教材一等奬和1997年度教學成果二等奬。

作者簡介

　　陳國良，中國科學技術大學教授，博士生導師，中國科學院院士，首屆高等學校國傢教學名師。1938年6月生於安徽省潁上縣，1961年畢業於西安交通大學無綫電係計算數學與計算儀器專業。1981-1983年在美國普度大學作訪問學者，1984年至今曾多次應邀赴東京大學、普度大學、澳大利亞國立大學、新南威爾士大學、昆士蘭大學、格裏福斯大學、堪薩斯城市大學、衣阿華大學、威斯康星大學、Maharish國際大學、香港理工大學、澳門大學、北京大學、國防科技大學等講學交流。現任中國科學技術大學軟件學院院長，國傢高性能計算中心（閤肥）主任，國際高性能計算（亞洲）常務理事，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會主任，中國計算機學會理事和高性能計算專業委員會主任等。曾任教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會副主任，安徽省計算機學會理事長，全國自然科學名詞審定委員會委員和中國科學技術大學計算機係主任等。陳國良教授長期從事計算機科學技術的研究與教學工作。主要研究領域為並行算法和高性能計算及其應用等。先後承擔10多項國傢863計劃、國傢攀登計劃、國傢自然科學基金、國傢973計劃、教育部博十點基金等科研項目。取得瞭多項被國內外廣泛引用、達國際先進水平的科研成果，發錶論文200多篇，齣版著作9部、譯著5部，參與主編計算機類辭典、詞匯5部。曾獲國傢科技進步二等奬、國傢級教學成果二等奬、教育部科技進步一等奬、中國科學院科技進步二等奬和自然科學三等奬、全國優秀教材一等奬、全國學術著作優秀奬、水利部大禹一等奬、安徽省科技進步二等奬、安徽省教學成果特等奬和一等奬、國傢科委高技術研究與發展計劃三等奬、教育部科技進步三等奬共19項，並獲2001年度“國傢863計劃15周年先進個人重要貢獻奬”。陳國良教授長期以來，圍繞著並行算法的教學與研究，逐漸形成瞭一套完整的“算法理論-算法設計-算法實現-算法應用”的並行算法學科體係，提齣瞭“並行機結構-並行算法-並行編程”一體化的並行計算研究方法，營造瞭我國並行算法類的教學基地。他先後指導培養研究生100多名，為我國培養瞭一批在國內外從事算法研究的高級人纔。曾榮獲安徽省優秀教師、安徽省勞動模範稱號和2001年度寶鋼教育基金優秀教師特等奬。陳國良教授是我國非數值並行算法研究的學科帶頭人。他率先創建的我國第一個國傢高性能計算中心是我國並行算法研究、環境科學與工程計算軟件的重要基地，在學術界和教育界有一定的影響和地位。

目錄

第一章 緒論
1.1 引言
1.2 並行算法的硬件基礎
1.3 並行計算模型
1.4 並行算法的基礎知識
1.5 並行算法的性能分析
習題
參考文獻
第二章 設計技術
2.1 平衡樹方法
2.2 倍增技術
2.3 分治策略
2.4 劃分原理
2.5 流水綫技術
2.6 加速級聯策略
2.7 破對稱技術
習題
參考文獻
第三章 前綴計算
3.1 引言
3.2 並行前綴計算算法
3.3 綫性遞歸方程求解
3.4 排序
3.5 最大和子序列
習題
參考文獻
第四章 排序和選擇網絡
4.1 Batcher歸並和排序網絡
4.2 （m，n）—選擇網絡
4.3 AKS排序網絡
習題
參考文獻
第五章 排序和選擇算法
5.1 Stone雙調排序算法
5.2 Thompson和Kung雙調排序算法
5.3 Preparata和Vuilemin雙調排序算法
5.4 Akl並行k-選擇算法
5.5 Valiant並行歸並算法
5.6 Hirschberg並行桶排序算法
5.7 Preparata並行枚舉排序算法
5.8 Cole並行歸並排序算法
5.9 MIMD—CREW模型上的異步枚舉排序算法
5.10 MIMD-TC模型上的異步快排序算法
習題
參考文獻
第六章 分布式算法
6.1 分布式算法概述
6.2 構造生成樹算法
6.3 環上選舉算法
6.4 分布式k-選擇算法
6.5 定序與排序
習題
參考文獻
第七章 並行搜索
7.1 單處理機上的搜索
7.2 SIMD共享存儲模型上有序錶的搜索
7.3 SIMD共享存儲模型上隨機序列的搜索
7.4 樹連接的SIMD模型上隨機序列的搜索
7.5 網孔連接的SIMD模型上隨機序列的搜索
7.6 MIMD共享存儲模型上有序錶的搜索
習題
參考文獻
第八章 選路算法
8.1 引言
8.2 貪心選路算法
8.3 隨機和確定選路算法
8.4 數據的分布和集中
8.5 綫路交換模式下的選路算法
習題
參考文獻
第九章 串匹配
第十章 錶達式求值
第十一章 上下文無關語言
第十二章 矩陣運算
第十三章 數值計算
第十四章 快速傅氏變換
第十五章 圖論算法
第十六章 計算幾何
第十七章 組閤搜索
第十八章 隨機算法
第十九章 VLSI計算理論
第二十章 並行計算理論
附錄A 復雜度錶示及其符號
附錄B 算法復雜界一覽錶
附錄C 專業術語中英文對照錶及索引

計算機體係結構：從硬件基礎到高性能計算 本書深入剖析瞭現代計算機係統的核心——計算機體係結構，旨在為讀者構建一個從底層硬件到上層軟件交互的全麵認知框架。我們不局限於單一的指令集架構（ISA），而是著眼於整個計算生態係統的演進、設計權衡以及性能優化的核心原理。 第一部分：計算的基石與演進 本部分首先迴顧瞭計算機體係結構的曆史脈絡，重點闡述瞭馮·諾依曼結構（Von Neumann Architecture）的優勢與局限性，並引齣瞭哈佛結構（Harvard Architecture）在特定場景下的應用。 1.1 信息的錶示與處理： 詳細討論瞭數據錶示的精度與範圍，包括定點數和浮點數的IEEE 754標準。深入探討瞭數字邏輯電路的基本構建塊——組閤邏輯與時序邏輯，如加法器、觸發器和鎖存器，這些是實現所有復雜運算的物理基礎。 1.2 指令集架構（ISA）的哲學： 本章對比瞭精簡指令集計算機（RISC）與復雜指令集計算機（CISC）的設計哲學。我們分析瞭RISC-V這一新興的開源ISA的結構特點，以及x86-64在工業界的主導地位。重點剖析瞭指令格式、尋址模式和操作碼的設計如何直接影響編譯器的效率和硬件的復雜性。 1.3 處理器流水綫與時序： 現代處理器性能提升的關鍵在於指令級並行（ILP）。本章詳細講解瞭指令流水綫（Instruction Pipelining）的原理、階段劃分（如取指、譯碼、執行、訪存、寫迴），以及由此産生的結構衝突、數據依賴和控製依賴問題。我們探討瞭解決這些衝突的硬件技術，如轉發（Forwarding/Bypassing）和分支預測（Branch Prediction），並引入性能度量指標——CPI（Cycles Per Instruction）和IPC（Instructions Per Cycle）的計算方法。 第二部分：存儲係統的多層次優化 存儲牆問題（Memory Wall）是製約計算性能提升的主要瓶頸。本部分專注於如何通過多級存儲層次結構來隱藏延遲並提高有效帶寬。 2.1 存儲器層次結構概覽： 從寄存器文件、高速緩存（Cache）、主存（DRAM）到輔助存儲（SSD/HDD），分析瞭每層存儲媒介的延遲、容量和成本特性。引入瞭“局部性原理”（Locality Principle）：時間局部性和空間局部性是緩存設計成功的根本依據。 2.2 高速緩存（Cache）的精深設計： 深入剖析瞭緩存的組織方式：直接映射（Direct Mapped）、全相聯（Fully Associative）和組相聯（Set-Associative）。詳細闡述瞭地址映射、標簽（Tag）的判斷過程，以及寫策略（Write-Through vs. Write-Back）和寫分配策略（Write Allocate）。特彆關注瞭多級緩存（L1, L2, L3）的設計協同以及緩存一緻性（Cache Coherence）問題，如MESI協議的基本工作原理。 2.3 主存與虛擬內存： 講解瞭動態隨機存取存儲器（DRAM）的內部結構、刷新機製和Bank衝突。隨後，轉嚮虛擬內存係統，闡述瞭地址轉換過程：虛擬地址如何通過頁錶（Page Table）轉換為物理地址，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）在加速這一過程中的關鍵作用。 第三部分：係統級的並行性探索 單核性能提升遭遇瓶頸後，體係結構設計的焦點轉嚮瞭如何有效地利用並行性。本部分聚焦於如何從多個維度實現並行計算。 3.1 嚮量處理與SIMD： 探討瞭嚮量處理器的基本概念，以及在通用處理器中實現的單指令多數據（SIMD）擴展，如SSE、AVX等。分析瞭嚮量化對循環結構和數據對齊的特定要求，以及如何通過編譯器優化來最大化嚮量單元的利用率。 3.2 綫程級並行（TLP）與多核處理器： 詳細分析瞭對稱多處理器（SMP）係統的結構，以及如何通過超綫程技術（Simultaneous Multi-Threading, SMT）來提高單個核心的利用率。重點討論瞭多核處理器中的片上通信（NoC）架構，如環形互聯和網格互聯，及其對內存一緻性協議的挑戰。 3.3 內存一緻性模型與同步： 在共享內存多處理器係統中，正確處理數據競爭至關重要。本章係統介紹瞭順序一緻性（Sequential Consistency）模型，以及更實用的較弱一緻性模型（如釋放一緻性、順序一緻性）。同時，講解瞭硬件同步原語（如Load-Link/Store-Conditional, CAS）和軟件同步機製（如鎖、屏障）的實現。 第四部分：超越傳統架構的計算範式 為解決特定領域的計算難題，新的計算架構應運而生。 4.1 GPU架構與異構計算： 詳細介紹瞭圖形處理器（GPU）的設計理念，強調其大規模、高度並行的流處理器（Streaming Multiprocessor, SM）結構和大量ALU的設計。對比瞭CPU與GPU在任務調度和內存訪問模式上的根本差異，並探討瞭CUDA或OpenCL等編程模型如何映射到底層硬件。 4.2 新興的內存與存儲技術： 展望瞭相變存儲器（PCM）、阻變存儲器（RRAM）等非易失性存儲技術（NVM）對未來存儲層次結構的潛在影響，及其在持久化內存（Persistent Memory）中的應用前景。 4.3 低功耗設計與能效比： 隨著移動計算和數據中心的普及，能效成為核心設計指標。本章討論瞭動態電壓和頻率調節（DVFS）、時鍾門控（Clock Gating）和電源門控（Power Gating）等降低功耗的技術，並引入瞭性能/瓦特作為重要的衡量標準。 本書旨在為計算機科學、軟件工程及相關專業的學生和工程師提供堅實的理論基礎和實踐指導，幫助讀者理解當代高性能計算係統的設計權衡與優化策略。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在太棒瞭，簡直是我學習並行計算的聖經！從我拿到這本書的那一刻起，就被它厚重的內容和嚴謹的邏輯深深吸引。我一直對並行計算這個領域充滿興趣，但總感覺知識零散，缺乏係統性的梳理。這本書恰恰填補瞭我的空白。它從最基礎的概念講起，比如並發與並行、進程與綫程的區彆，然後逐步深入到各種並行模型，像是共享內存模型、消息傳遞模型等等，講解得清晰透徹，即使是初學者也能很快理解。 書中大量的算法示例更是讓我愛不釋手。從排序、搜索到圖算法、矩陣運算，幾乎涵蓋瞭並行算法的各個方麵。作者不僅給齣瞭算法的僞代碼，還詳細分析瞭它們的時空復雜度，並給齣瞭各種優化技巧。最讓我驚艷的是，書中對於一些復雜算法的分析，比如並行快速傅裏葉變換（FFT）和並行矩陣乘法，作者能夠用一種非常直觀的方式進行講解，讓我這個以前對數學分析頭疼不已的人，也能茅塞頓開，豁然開朗。而且，書中還穿插瞭不少實際應用的案例，這讓我更能體會到並行計算的強大威力，也激發瞭我更深入研究的動力。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在工作中需要處理大量數據並尋求效率提升的工程師，之前一直在尋找一本能夠真正指導我實踐的並行計算書籍。在眾多選擇中，《並行算法的設計與分析（第3版）》這本書以其深入的理論講解和豐富的實戰指導，最終贏得瞭我的青睞。這本書的優點在於它並沒有迴避並行算法設計中的復雜性，而是直麵挑戰，並提供瞭清晰的解決方案。 令我印象深刻的是，書中對各種並行模式的歸納總結，比如“分而治之”、“劃分”和“流水綫”等，以及如何將這些模式應用於實際問題。作者在講解過程中，總是會結閤具體的編程模型，比如MPI和OpenMP，來闡述如何將理論轉化為可執行的代碼。這對於像我這樣的實踐者來說，無疑是極大的幫助。書中對於並行程序的調試和性能調優的章節也十分實用，提供瞭許多寶貴的經驗和技巧，能夠幫助我們快速定位和解決程序中的性能問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名研究生，我在學習並行算法的過程中，經常會遇到一些難以理解的概念和理論。然而，《並行算法的設計與分析（第3版）》這本書以其清晰的邏輯和由淺入深的講解方式，極大地幫助瞭我。書中不僅提供瞭對各種並行算法的詳盡描述，還深入剖析瞭算法背後的設計思想和數學原理。 我尤其喜歡書中關於並行算法的“為什麼”的解釋。作者不會簡單地給齣算法的公式，而是會一步步地引導讀者去理解算法的邏輯，以及為什麼這種設計能夠提高效率。書中對不同並行算法的比較和權衡分析也十分到位，能夠幫助我更清晰地認識到不同算法的適用範圍和優缺點。這本書不僅是課堂學習的輔助工具，更是一本能夠激發我獨立思考和創新研究的寶貴財富。我從中學習到的不僅僅是知識，更是一種解決問題的思維方式。

評分☆☆☆☆☆

老實說，一開始我對於這本《並行算法的設計與分析》抱有一絲懷疑，畢竟“十一五國傢級規劃教材”這個標簽有時候會讓人覺得內容會有些陳舊，或者過於理論化，缺乏實踐指導。然而，當我翻開第一頁，這種擔憂就蕩然無存瞭。這本書的結構設計非常閤理，從基本原理到高級技巧，層層遞進，非常適閤我這種想要係統學習的讀者。作者在講解過程中，不僅僅是羅列公式和定理，而是著重於“為什麼”和“如何做”。 我尤其欣賞書中對於不同並行架構的討論。書中並沒有局限於某種特定的硬件平颱，而是從更通用的角度去分析不同並行模型在不同架構下的錶現。這讓我能夠對並行計算有一個更宏觀的認識，也更容易將學到的知識遷移到實際的工作場景中。書中對各種並行算法的性能瓶頸分析也十分到位，讓我能夠識彆齣潛在的效率問題，並找到相應的解決方案。而且，書中還提供瞭大量的練習題，雖然有些確實很有挑戰性，但做完之後，你會感覺自己對某個算法的理解上升到瞭一個新的高度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的更新和修訂非常及時，相對於我之前看過的幾本並行計算的書，這本《並行算法的設計與分析（第3版）》在理論前沿性和技術更新度上都做得相當好。我特彆欣賞作者在介紹並行算法時，不僅關注瞭經典的算法，還對近年來湧現的一些新的算法和技術進行瞭介紹，比如GPU計算相關的並行算法。 書中對於算法的分析非常嚴謹，涉及到並行計算中的很多關鍵指標，比如加速比、效率、通信開銷等等，並且給齣瞭量化的分析方法。這讓我能夠更加客觀地評估不同並行算法的優劣，並根據實際需求選擇最閤適的算法。此外，書中還對並行算法的著作權和知識産權問題進行瞭簡要的探討，雖然不是重點，但這種細節的關注體現瞭作者的全麵性和深度。總的來說，這本書為我打開瞭一扇新的大門，讓我對並行算法的設計與分析有瞭更係統、更深入的理解。

評分☆☆☆☆☆

很好，，很喜歡。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

4.貪心算法

評分☆☆☆☆☆

都第三版瞭，越寫越厚。

評分☆☆☆☆☆

很適閤當做工具書啊，很有效果

評分☆☆☆☆☆

買這本書，一來是用來學習並行算法，這學期選修瞭並行算法的課程，內容太多，沒有一本書還是不行，尤其是，最後的考試還是開捲考試。。。另外，這本書還可以作為以後編寫並行程序的工具書，遇到相關的問題，可以翻齣這本書來看看相應的算法，很方便。

評分☆☆☆☆☆

非常滿意 期待下一次再買

評分☆☆☆☆☆

4.貪心算法

評分☆☆☆☆☆

和大多數國人寫的技術書風格一樣.涉及極廣但泛泛而談.你不能把它當作進修書而隻能當作參考書---在從彆的書瞭解瞭具體技術的前提下.

評分☆☆☆☆☆

內容不錯，是本好書。