中国科学技术大学校友文库：并行性分析的数学原理 [Mathematical Principles Of Parallelity Analysis] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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范植华，廖名学 著

图书标签:

• 并行计算
• 并行性分析
• 数学原理
• 计算机科学
• 科学技术大学
• 校友文库
• 算法
• 性能分析
• 理论基础
• 计算复杂性

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312030024

版次：1

商品编码：11514590

包装：平装

丛书名： 中国科学技术大学校友文库

外文名称：Mathematical Principles Of Parallelity Analysis

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：824##

内容简介

　　《中国科学技术大学校友文库：并行性分析的数学原理》既是计算机工程技术领域的理论专著，又是用抽象数学解决工程技术实际问题的应用专著。它囊括了（微积分学开创、由微分方程和复变函数等继承与发展的）精确思维与（概率论与数理统计和信息论开创、由模糊数学等发扬光大的）不精确思维，并包括“纯粹”数学中近世代数在内的几十门数学分支，运用于应超级电脑之运而生的并行处理这一工程技术前沿，获得巨大的成功。其内容基本按“公理一定义一引理一定理一证明一推论一应用”的数学演绎体系编写，以满足关系国计民生的高科技所要求的正确性与可靠性；它也是作者近半个世纪跨应用数学与计算机科学两大专业方向科研成果的结晶，由于透彻地把握住了本质，有能力深入浅出地展现给读者。
　　全书共14章，内容几乎穷尽硬件，语言，以及语句、变量、元素、指令、迭代等五大相关视图，以及离散与简洁、分割与分布、并行死锁等并行处理软件涉及的所有方面。
　　《中国科学技术大学校友文库：并行性分析的数学原理》可供计算机科技工作者、大专院校师生，特别是有志于把抽象数学与工程技术相结合的科研人员阅读。

目录

总序
序
第一章 硬件并行设施
1.1 计算机并行性的发展
1.2 流水线并行原理
1.3 多向量流水
1.4 向量指令系统与向量汇编语言
1.5 阵列与数据流方式
1.6 多核芯片
1.7 紧耦合多处理机
1.8 松耦合多计算机
1.9 集群
1.10 单体巨型机
1.11 复体巨型机
1.12 源于小微巨型机的可伸缩性
1.13 云计算平台

第二章 语言并行机制
2.1 VFoRTRAN语言
2.2 三元挑选符与下标对应规则
2.3 向量函数
2.4 向量过程
2.5 流水线处理
2.6 向量链接
2.7 向量屏蔽
2.8 数组运算
2.9 PFoRTRAN语言
2.10 HPF语言
2.11 BXC语言
2.12 时序算子
2.13 控制结构
2.14 点对点通信
2.15 并行程序设计

第三章 显数据相关性的三种视图
3.1 并行处理的三种粒度
3.2 相关依赖等价条件下的并行处理
3.3 单层赋值循环的适应性
3.4 临时变量与归纳变量
3.5 三种赋值与限制条件
3.6 繁衍层次
3.7 结合链同体链与年长顺序定理
3.8 元素间的优先关系
3.9 数据相关与输人相关

第四章 语句视图与依赖片断
4.1 语句问的相关依赖
4.2 语句图与并行性判别
4.3 解析判别法与非整除规则
4.4 变序点
4.5 A0型循环的层次片断
4.6 计算实例
4.7 A1型和A型循环的层次片断
4.8 循环体的最简形式
4.9 指令级的并行性
4.10 加权汇编语句图

第五章 变量视图
5.1 坐标方法
5.2 超平面方法
5.3 相关分析方法
5.4 图论方法
5.5 统一的解析判别法
5.6 拓扑排序
5.7 临时数组与暂存语句
5.8 改写算法

第六章 元素视图
6.1 以元素为结点的困难和片断的概念
6.2 有待跨越的“鸿沟”
6.3 判别准则
6.4 判别举例
6.5 等价类与R-P逆对所引起的暂存
6.6 时序层次等价类的数学抽象
6.7 结点的数学抽象
6.8 循环间包含关系的直观含义
6.9 生存带的胀缩
6.10 包含关系的数学表示
6.11 强化定理
6.12 偏序结构
6.13 比较判别法及其在循环体上的应用
6.14 比较判别法在取值点集合上的应用
6.15 元素视图A型算法全过程

第七章 控制依赖向数据依赖的转换
7.1 不定因素与参数集
7.2 10型循环及其闭体
7.3 10型循环的并行处理
7.4 关于10型循环并行的充要条件
7.5 再识别算法
7.6 再改写算法
7.7 优化算法
7.8 识别改写优化链
7.9 两道例题演示10型算法全过程

第八章 多岔控制转移的结构化重构
8.1 简单三岔控制转移
8.2 三岔控制转移的完备形式
8.3 程序变换应满足的集合方程
8.4 （t1，t2，m，t3，n>型组合方式的嵌入载体
8.5 （t1，t2，t3，m，n>型组合方式的嵌入载体
8.6 （t1，t2，t3，n，m）型组合方式的嵌入载体
8.7 程序变换目标程序的优化
8.8 退化情形
8.9 简单多岔控制转移
8.10 简单多岔控制转移的并行处理
8.11 多岔控制转移的完备形式
8.12 双阶律
8.13 完备形式多岔控制转移的结构化变换
8.14 GN型计算实例
8.15 结构化的多岔控制转移
8.16 GNs型计算实例
8.17 G型实现算法

第九章 离散连通与简洁冗余
9.1 离散层次的概念
9.2 具有离散层次的A型循环的可并行性质
9.3 向10型循环的拓广
9.4 时序层次离散性的判别方法
9.5 一类简单的具有离散层次的A型循环
9.6 一类简单的具有离散层次的10型循环
9.7 下标表达式单调变化的循环类
9.8 下标表达式单调变化的例题
9.9 反原形与拟离散性
9.10 简洁循环与冗余循环的概念
9.11 A型简洁循环与A型冗余循环
9.12 同态定理
9.13 向10型循环的拓广
9.14 向11型和G型循环的拓广

第十章 分部并行与循环分布
10.1 从并行的本质把握分部并行
10.2 分部并行的两种手段
10.3 循环分布与局部并行
10.4 从元素视图考查循环分布
10.5 语句团
10.6 语句团顺序
10.7 语句团的复杂组合
10.8 孤立非线性下标“奇异”团
10.9 向控制结构的分布
10.10 向句内成分的分布
10.11 其他“奇异”现象举例

第十一章 变序点分割
11.1 先分布后分割
11.2 变序点概念的精确描述
11.3 第一类实变序点·
11.4 第二类实变序点
11.5 第三类实变序点
11.6 变序点的重叠
11.7 变序点的组合
11.8 变序点的萎缩
11.9 控制结构的变序点分割
11.10 综合实例

第十二章 递归分割与并行划分
12.1 递归关系及其对并行性的否定
12.2 循环中递归的成因
12.3 递归的分割
12.4 等长递归分割算法
12.5 变长的递归分割
12.6 完善的关键边组析取算法
12.7 全程递归分割算法
12.8 片断分割与稳态目标搜索算法
12.9 片断递归分割算法
12.10 片断递归分割举例
12.11 控制结构的递归分割
12.12 并行划分中的次序与迭代视图
12.13 迭代结点与并行划分举例

第十三章 向多重循环的拓广
13.1 多重循环的最内层循环
13.2 多重A型循环
13.3 多重层次片断定理
13.4 多重10型循环
13.5 多重11型和G型循环
13.6 多重循环的数组化

第十四章 并行死锁的静态检测
14.1 预备知识
14.2 MPI同步通信死锁检测基本理论
14.3 MPI同步通信顺序模型死锁静态检测算法
14.4 比例方程组与MPI同步通信静态死锁检测
14.5 死锁检测算法实现与基于素数序列的哈希表性能优化
14.6 MPI同步通信嵌套循环模型死锁检测
14.7 全节点空间MPI同步通信死锁检测
14.8 MPIcH同步通信程序死锁判定框架性算法
14.9 结论
附录一 从“银河”到“天河”
附录二 对范植华并行处理理论与工程成果的专家评价
参考文献

前言/序言

《计算几何学前沿专题研讨会论文集》 图书简介 本书精选了近年来在计算几何学领域取得重要突破的最新研究成果，汇集了来自全球顶尖研究机构的学者们在多个关键方向上的深刻洞见与创新方法。全书共分为七个主要部分，涵盖了从基础理论的拓展到复杂算法设计的最新进展，旨在为该领域的科研人员、研究生以及对几何计算感兴趣的工程师提供一份全面且具有前瞻性的参考资料。 第一部分：离散微分几何与拓扑数据分析 本部分深入探讨了如何在离散结构上有效地模拟和分析连续几何对象的性质。重点关注了离散曲率的计算、黎曼流形上的数值逼近，以及这些工具在处理非欧几里得数据时的适用性。特别收录了几篇关于“辛普复形（Simplicial Complexes）”上“霍奇理论（Hodge Theory）”的最新应用，揭示了如何利用代数拓扑工具从大规模、高维数据集中提取出鲁棒的拓扑特征。书中详细阐述了从点云数据中重建三维表面，并计算其几何不变量（如贝蒂数和扭率）的优化算法。讨论了如何利用这些拓扑特征来区分不同类型的数据集，例如在生物医学图像分析中识别肿瘤的几何形态差异。 第二部分：高效能计算中的几何数据结构 随着数据规模的指数级增长，开发能够充分利用现代多核处理器和GPU架构的高效几何数据结构成为关键挑战。本部分聚焦于并行化网格数据结构的设计与实现。内容包括了针对大规模三角剖分和四面体剖分的空间划分技术，如自适应四叉树（Adaptive Quadtrees）和八叉树（Octrees）在GPU上的并行化策略。书中详细分析了如何优化内存访问模式，以最大限度地减少数据局部性问题，从而实现几何查询（如射线投射、近邻搜索）的极速响应。此外，还介绍了几种新型的动态数据结构，它们能够在几何模型发生形变或网格自适应细分时，保持高效的更新和查询性能。 第三部分：计算刚体动力学与碰撞检测 几何学与物理模拟的交叉领域一直是高性能计算的热点。本部分集中讨论了复杂系统中刚体运动的精确建模和高效仿真。内容涉及利用李群理论（Lie Group Theory）来描述和积分刚体姿态的演化，这比传统的欧拉角方法在数值稳定性上具有显著优势。重点内容包括：针对大量相互作用刚体的并行化碰撞检测算法。文中提出了结合层次化包围体（Hierarchical Bounding Volumes）和连续碰撞检测（CCD）的新框架，该框架能够在高时间分辨率下准确预测碰撞发生的时间和接触点，对于机器人学和实时物理引擎至关重要。 第四部分：精确几何计算的数值稳定性 在计算机图形学、几何建模和科学计算中，对几何操作的精确性要求极高。本部分深入探讨了如何处理浮点运算带来的精度损失问题，特别是针对复杂几何构造，如布尔运算、交集计算和凸包计算。书中详细分析了“模糊逻辑（Fuzzy Logic）”和“高精度浮点运算库”在增强几何算法鲁棒性方面的应用。研究人员展示了如何通过对几何原语（如点积、叉积）进行符号扰动分析，来设计具有明确误差界限的算法，确保在极端情况下计算结果的可靠性。 第五部分：可视化中的几何处理技术 本部分关注几何算法在数据可视化中的前沿应用，特别是对于高维、非结构化数据的渲染和交互。讨论了基于GPU的体积渲染算法的最新进展，如何利用片段着色器（Fragment Shaders）高效地计算复杂光线追踪场景中的几何交集。此外，还收录了关于交互式模型简化与细节层次（Level of Detail, LoD）管理的优化方法，确保在用户进行实时漫游或修改大规模三维场景时，系统能够持续保持流畅的帧率。 第六部分：计算生物学中的几何模型 几何学工具正日益成为理解复杂生物系统的有力武器。本部分探讨了如何利用计算几何方法对生物分子和细胞结构进行建模和分析。核心内容包括：蛋白质折叠构象空间的几何探索、分子动力学轨迹的空间统计分析，以及在三维细胞核中染色质纤维的拓扑结构重构。书中特别强调了如何设计能够处理不确定性和噪声数据的“柔性几何模型”，以更好地反映生物过程的内在随机性。 第七部分：机器学习与几何的结合 随着深度学习的兴起，几何信息正被有效地融入到神经网络的训练过程中。本部分介绍了最新的“几何深度学习”框架。探讨了如何在图结构数据（Graph Data）上设计具有置换不变性（Permutation Invariance）的卷积操作（Graph Convolutions），以及如何将黎曼几何的概念融入到度量学习中，以更好地捕捉数据点之间的内在距离关系。书中还展示了如何利用生成对抗网络（GANs）根据给定的几何约束条件，生成具有特定拓扑性质的全新三维模型。 本书的深度和广度，使其成为几何计算领域研究人员不可或缺的工具书，为推动该领域未来的理论创新和实际应用指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书在结构组织上的精妙之处，也值得大书特书。它似乎不仅仅是一本知识的堆砌，更像是一份精心设计的认知地图。每一章的开头都有明确的目标设定和内容预告，结尾则有清晰的总结和对后续章节的展望，使得阅读的脉络始终清晰可见。特别值得一提的是，书中引入了一些自创的符号系统或表示法，虽然初看需要适应，但一旦掌握，会发现它极大地简化了后续的复杂表达。这种为了提升表达效率而进行的系统性构建，体现了作者超越一般撰稿人的思考深度，它帮助读者建立起一个统一的思维框架，这对于理解整个并行性分析体系的宏观结构至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格我个人非常欣赏，它在保持高度的学术性和专业性的同时，并没有陷入晦涩难懂的泥潭。作者似乎深谙如何将复杂的数学概念用一种既精确又相对易于理解的方式阐述出来。尤其是在引入新的分析框架时，往往会先给出一个清晰的直观解释，然后再深入到严密的数学推导，这种“先入为主”的教学方法大大降低了理解的门槛。我注意到，作者在引用前人工作时也处理得非常得体，既尊重了既有理论的贡献，又明确指出了本书在现有基础上的创新和突破点，使得读者能够清晰地把握住本书的核心价值所在。这种既严谨又富有温度的叙事方式，让人感觉像是在聆听一位经验丰富、循循善诱的导师的讲解，而不是面对一本冰冷的教科书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，封面采用了一种沉稳的深蓝色调，配以烫金的书名和作者信息，显得既有学术的严谨性又不失收藏的价值。拿到手中，纸张的质感非常出色，印刷清晰，字体排版疏密得当，阅读体验极佳。对于一本专注于技术理论的著作来说，这种对细节的打磨非常重要，它能让人在长时间的钻研过程中保持愉悦的心情。更值得称赞的是，书的整体结构安排得非常合理，章节之间的逻辑衔接自然流畅，即使是初次接触这个领域的读者，也能循序渐进地跟上作者的思路。我想，出版方在校对和设计上确实下了不少功夫，使得这本书在视觉和触觉上都达到了很高的水准，这对于提升学习的积极性无疑是一个加分项。

评分☆☆☆☆☆

从内容的广度来看，这本书展现出了作者深厚的知识储备和开阔的学术视野。它不仅涵盖了并行性分析中一些基础且核心的数学工具，更深入探讨了一些前沿的、尚未完全定论的研究方向。书中的案例选择也颇具匠心，它们大多来源于实际工程或复杂系统的建模需求，使得理论推导不再是空中楼阁，而是有了坚实的落地基础。我特别喜欢其中对不同数学模型适用范围的比较分析部分，作者没有简单地罗列公式，而是深入剖析了每种模型背后的假设和局限性，这对于读者在实际应用中选择最合适的工具至关重要。这种理论与实践紧密结合的撰写方式，极大地提升了这本书的实用价值和参考意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和细节的严谨程度，绝对是同类书籍中的佼佼者。对于那些希望在并行性分析领域进行深入研究和创新工作的读者来说，这本书无疑是一份宝贵的资源。作者在证明过程中展现出的逻辑链的完整性和对细节的把控令人印象深刻。很多关键性的定理和引理的证明步骤都写得非常详尽，中间的每一个逻辑跳跃都被妥善地填补和解释了，这对于我这种喜欢“刨根问底”的读者来说，简直是如获至宝。它不仅仅是告诉你“是什么”，更重要的是清晰地展示了“为什么是这样”，这种对底层逻辑的深挖，是构建坚实学术基础的关键所在。