中國科學技術大學校友文庫：並行性分析的數學原理 [Mathematical Principles Of Parallelity Analysis] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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範植華，廖名學 著

圖書標籤:

• 並行計算
• 並行性分析
• 數學原理
• 計算機科學
• 科學技術大學
• 校友文庫
• 算法
• 性能分析
• 理論基礎
• 計算復雜性

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312030024

版次：1

商品編碼：11514590

包裝：平裝

叢書名： 中國科學技術大學校友文庫

外文名稱：Mathematical Principles Of Parallelity Analysis

開本：16開

齣版時間：2014-08-01

用紙：膠版紙

頁數：824##

內容簡介

　　《中國科學技術大學校友文庫：並行性分析的數學原理》既是計算機工程技術領域的理論專著，又是用抽象數學解決工程技術實際問題的應用專著。它囊括瞭（微積分學開創、由微分方程和復變函數等繼承與發展的）精確思維與（概率論與數理統計和信息論開創、由模糊數學等發揚光大的）不精確思維，並包括“純粹”數學中近世代數在內的幾十門數學分支，運用於應超級電腦之運而生的並行處理這一工程技術前沿，獲得巨大的成功。其內容基本按“公理一定義一引理一定理一證明一推論一應用”的數學演繹體係編寫，以滿足關係國計民生的高科技所要求的正確性與可靠性；它也是作者近半個世紀跨應用數學與計算機科學兩大專業方嚮科研成果的結晶，由於透徹地把握住瞭本質，有能力深入淺齣地展現給讀者。
　　全書共14章，內容幾乎窮盡硬件，語言，以及語句、變量、元素、指令、迭代等五大相關視圖，以及離散與簡潔、分割與分布、並行死鎖等並行處理軟件涉及的所有方麵。
　　《中國科學技術大學校友文庫：並行性分析的數學原理》可供計算機科技工作者、大專院校師生，特彆是有誌於把抽象數學與工程技術相結閤的科研人員閱讀。

目錄

總序
序
第一章 硬件並行設施
1.1 計算機並行性的發展
1.2 流水綫並行原理
1.3 多嚮量流水
1.4 嚮量指令係統與嚮量匯編語言
1.5 陣列與數據流方式
1.6 多核芯片
1.7 緊耦閤多處理機
1.8 鬆耦閤多計算機
1.9 集群
1.10 單體巨型機
1.11 復體巨型機
1.12 源於小微巨型機的可伸縮性
1.13 雲計算平颱

第二章 語言並行機製
2.1 VFoRTRAN語言
2.2 三元挑選符與下標對應規則
2.3 嚮量函數
2.4 嚮量過程
2.5 流水綫處理
2.6 嚮量鏈接
2.7 嚮量屏蔽
2.8 數組運算
2.9 PFoRTRAN語言
2.10 HPF語言
2.11 BXC語言
2.12 時序算子
2.13 控製結構
2.14 點對點通信
2.15 並行程序設計

第三章 顯數據相關性的三種視圖
3.1 並行處理的三種粒度
3.2 相關依賴等價條件下的並行處理
3.3 單層賦值循環的適應性
3.4 臨時變量與歸納變量
3.5 三種賦值與限製條件
3.6 繁衍層次
3.7 結閤鏈同體鏈與年長順序定理
3.8 元素間的優先關係
3.9 數據相關與輸人相關

第四章 語句視圖與依賴片斷
4.1 語句問的相關依賴
4.2 語句圖與並行性判彆
4.3 解析判彆法與非整除規則
4.4 變序點
4.5 A0型循環的層次片斷
4.6 計算實例
4.7 A1型和A型循環的層次片斷
4.8 循環體的最簡形式
4.9 指令級的並行性
4.10 加權匯編語句圖

第五章 變量視圖
5.1 坐標方法
5.2 超平麵方法
5.3 相關分析方法
5.4 圖論方法
5.5 統一的解析判彆法
5.6 拓撲排序
5.7 臨時數組與暫存語句
5.8 改寫算法

第六章 元素視圖
6.1 以元素為結點的睏難和片斷的概念
6.2 有待跨越的“鴻溝”
6.3 判彆準則
6.4 判彆舉例
6.5 等價類與R-P逆對所引起的暫存
6.6 時序層次等價類的數學抽象
6.7 結點的數學抽象
6.8 循環間包含關係的直觀含義
6.9 生存帶的脹縮
6.10 包含關係的數學錶示
6.11 強化定理
6.12 偏序結構
6.13 比較判彆法及其在循環體上的應用
6.14 比較判彆法在取值點集閤上的應用
6.15 元素視圖A型算法全過程

第七章 控製依賴嚮數據依賴的轉換
7.1 不定因素與參數集
7.2 10型循環及其閉體
7.3 10型循環的並行處理
7.4 關於10型循環並行的充要條件
7.5 再識彆算法
7.6 再改寫算法
7.7 優化算法
7.8 識彆改寫優化鏈
7.9 兩道例題演示10型算法全過程

第八章 多岔控製轉移的結構化重構
8.1 簡單三岔控製轉移
8.2 三岔控製轉移的完備形式
8.3 程序變換應滿足的集閤方程
8.4 （t1，t2，m，t3，n>型組閤方式的嵌入載體
8.5 （t1，t2，t3，m，n>型組閤方式的嵌入載體
8.6 （t1，t2，t3，n，m）型組閤方式的嵌入載體
8.7 程序變換目標程序的優化
8.8 退化情形
8.9 簡單多岔控製轉移
8.10 簡單多岔控製轉移的並行處理
8.11 多岔控製轉移的完備形式
8.12 雙階律
8.13 完備形式多岔控製轉移的結構化變換
8.14 GN型計算實例
8.15 結構化的多岔控製轉移
8.16 GNs型計算實例
8.17 G型實現算法

第九章 離散連通與簡潔冗餘
9.1 離散層次的概念
9.2 具有離散層次的A型循環的可並行性質
9.3 嚮10型循環的拓廣
9.4 時序層次離散性的判彆方法
9.5 一類簡單的具有離散層次的A型循環
9.6 一類簡單的具有離散層次的10型循環
9.7 下標錶達式單調變化的循環類
9.8 下標錶達式單調變化的例題
9.9 反原形與擬離散性
9.10 簡潔循環與冗餘循環的概念
9.11 A型簡潔循環與A型冗餘循環
9.12 同態定理
9.13 嚮10型循環的拓廣
9.14 嚮11型和G型循環的拓廣

第十章 分部並行與循環分布
10.1 從並行的本質把握分部並行
10.2 分部並行的兩種手段
10.3 循環分布與局部並行
10.4 從元素視圖考查循環分布
10.5 語句團
10.6 語句團順序
10.7 語句團的復雜組閤
10.8 孤立非綫性下標“奇異”團
10.9 嚮控製結構的分布
10.10 嚮句內成分的分布
10.11 其他“奇異”現象舉例

第十一章 變序點分割
11.1 先分布後分割
11.2 變序點概念的精確描述
11.3 第一類實變序點·
11.4 第二類實變序點
11.5 第三類實變序點
11.6 變序點的重疊
11.7 變序點的組閤
11.8 變序點的萎縮
11.9 控製結構的變序點分割
11.10 綜閤實例

第十二章 遞歸分割與並行劃分
12.1 遞歸關係及其對並行性的否定
12.2 循環中遞歸的成因
12.3 遞歸的分割
12.4 等長遞歸分割算法
12.5 變長的遞歸分割
12.6 完善的關鍵邊組析取算法
12.7 全程遞歸分割算法
12.8 片斷分割與穩態目標搜索算法
12.9 片斷遞歸分割算法
12.10 片斷遞歸分割舉例
12.11 控製結構的遞歸分割
12.12 並行劃分中的次序與迭代視圖
12.13 迭代結點與並行劃分舉例

第十三章 嚮多重循環的拓廣
13.1 多重循環的最內層循環
13.2 多重A型循環
13.3 多重層次片斷定理
13.4 多重10型循環
13.5 多重11型和G型循環
13.6 多重循環的數組化

第十四章 並行死鎖的靜態檢測
14.1 預備知識
14.2 MPI同步通信死鎖檢測基本理論
14.3 MPI同步通信順序模型死鎖靜態檢測算法
14.4 比例方程組與MPI同步通信靜態死鎖檢測
14.5 死鎖檢測算法實現與基於素數序列的哈希錶性能優化
14.6 MPI同步通信嵌套循環模型死鎖檢測
14.7 全節點空間MPI同步通信死鎖檢測
14.8 MPIcH同步通信程序死鎖判定框架性算法
14.9 結論
附錄一 從“銀河”到“天河”
附錄二 對範植華並行處理理論與工程成果的專傢評價
參考文獻

前言/序言

《計算幾何學前沿專題研討會論文集》 圖書簡介 本書精選瞭近年來在計算幾何學領域取得重要突破的最新研究成果，匯集瞭來自全球頂尖研究機構的學者們在多個關鍵方嚮上的深刻洞見與創新方法。全書共分為七個主要部分，涵蓋瞭從基礎理論的拓展到復雜算法設計的最新進展，旨在為該領域的科研人員、研究生以及對幾何計算感興趣的工程師提供一份全麵且具有前瞻性的參考資料。 第一部分：離散微分幾何與拓撲數據分析 本部分深入探討瞭如何在離散結構上有效地模擬和分析連續幾何對象的性質。重點關注瞭離散麯率的計算、黎曼流形上的數值逼近，以及這些工具在處理非歐幾裏得數據時的適用性。特彆收錄瞭幾篇關於“辛普復形（Simplicial Complexes）”上“霍奇理論（Hodge Theory）”的最新應用，揭示瞭如何利用代數拓撲工具從大規模、高維數據集中提取齣魯棒的拓撲特徵。書中詳細闡述瞭從點雲數據中重建三維錶麵，並計算其幾何不變量（如貝蒂數和扭率）的優化算法。討論瞭如何利用這些拓撲特徵來區分不同類型的數據集，例如在生物醫學圖像分析中識彆腫瘤的幾何形態差異。 第二部分：高效能計算中的幾何數據結構 隨著數據規模的指數級增長，開發能夠充分利用現代多核處理器和GPU架構的高效幾何數據結構成為關鍵挑戰。本部分聚焦於並行化網格數據結構的設計與實現。內容包括瞭針對大規模三角剖分和四麵體剖分的空間劃分技術，如自適應四叉樹（Adaptive Quadtrees）和八叉樹（Octrees）在GPU上的並行化策略。書中詳細分析瞭如何優化內存訪問模式，以最大限度地減少數據局部性問題，從而實現幾何查詢（如射綫投射、近鄰搜索）的極速響應。此外，還介紹瞭幾種新型的動態數據結構，它們能夠在幾何模型發生形變或網格自適應細分時，保持高效的更新和查詢性能。 第三部分：計算剛體動力學與碰撞檢測 幾何學與物理模擬的交叉領域一直是高性能計算的熱點。本部分集中討論瞭復雜係統中剛體運動的精確建模和高效仿真。內容涉及利用李群理論（Lie Group Theory）來描述和積分剛體姿態的演化，這比傳統的歐拉角方法在數值穩定性上具有顯著優勢。重點內容包括：針對大量相互作用剛體的並行化碰撞檢測算法。文中提齣瞭結閤層次化包圍體（Hierarchical Bounding Volumes）和連續碰撞檢測（CCD）的新框架，該框架能夠在高時間分辨率下準確預測碰撞發生的時間和接觸點，對於機器人學和實時物理引擎至關重要。 第四部分：精確幾何計算的數值穩定性 在計算機圖形學、幾何建模和科學計算中，對幾何操作的精確性要求極高。本部分深入探討瞭如何處理浮點運算帶來的精度損失問題，特彆是針對復雜幾何構造，如布爾運算、交集計算和凸包計算。書中詳細分析瞭“模糊邏輯（Fuzzy Logic）”和“高精度浮點運算庫”在增強幾何算法魯棒性方麵的應用。研究人員展示瞭如何通過對幾何原語（如點積、叉積）進行符號擾動分析，來設計具有明確誤差界限的算法，確保在極端情況下計算結果的可靠性。 第五部分：可視化中的幾何處理技術 本部分關注幾何算法在數據可視化中的前沿應用，特彆是對於高維、非結構化數據的渲染和交互。討論瞭基於GPU的體積渲染算法的最新進展，如何利用片段著色器（Fragment Shaders）高效地計算復雜光綫追蹤場景中的幾何交集。此外，還收錄瞭關於交互式模型簡化與細節層次（Level of Detail, LoD）管理的優化方法，確保在用戶進行實時漫遊或修改大規模三維場景時，係統能夠持續保持流暢的幀率。 第六部分：計算生物學中的幾何模型 幾何學工具正日益成為理解復雜生物係統的有力武器。本部分探討瞭如何利用計算幾何方法對生物分子和細胞結構進行建模和分析。核心內容包括：蛋白質摺疊構象空間的幾何探索、分子動力學軌跡的空間統計分析，以及在三維細胞核中染色質縴維的拓撲結構重構。書中特彆強調瞭如何設計能夠處理不確定性和噪聲數據的“柔性幾何模型”，以更好地反映生物過程的內在隨機性。 第七部分：機器學習與幾何的結閤 隨著深度學習的興起，幾何信息正被有效地融入到神經網絡的訓練過程中。本部分介紹瞭最新的“幾何深度學習”框架。探討瞭如何在圖結構數據（Graph Data）上設計具有置換不變性（Permutation Invariance）的捲積操作（Graph Convolutions），以及如何將黎曼幾何的概念融入到度量學習中，以更好地捕捉數據點之間的內在距離關係。書中還展示瞭如何利用生成對抗網絡（GANs）根據給定的幾何約束條件，生成具有特定拓撲性質的全新三維模型。 本書的深度和廣度，使其成為幾何計算領域研究人員不可或缺的工具書，為推動該領域未來的理論創新和實際應用指明瞭方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實令人眼前一亮，封麵采用瞭一種沉穩的深藍色調，配以燙金的書名和作者信息，顯得既有學術的嚴謹性又不失收藏的價值。拿到手中，紙張的質感非常齣色，印刷清晰，字體排版疏密得當，閱讀體驗極佳。對於一本專注於技術理論的著作來說，這種對細節的打磨非常重要，它能讓人在長時間的鑽研過程中保持愉悅的心情。更值得稱贊的是，書的整體結構安排得非常閤理，章節之間的邏輯銜接自然流暢，即使是初次接觸這個領域的讀者，也能循序漸進地跟上作者的思路。我想，齣版方在校對和設計上確實下瞭不少功夫，使得這本書在視覺和觸覺上都達到瞭很高的水準，這對於提升學習的積極性無疑是一個加分項。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格我個人非常欣賞，它在保持高度的學術性和專業性的同時，並沒有陷入晦澀難懂的泥潭。作者似乎深諳如何將復雜的數學概念用一種既精確又相對易於理解的方式闡述齣來。尤其是在引入新的分析框架時，往往會先給齣一個清晰的直觀解釋，然後再深入到嚴密的數學推導，這種“先入為主”的教學方法大大降低瞭理解的門檻。我注意到，作者在引用前人工作時也處理得非常得體，既尊重瞭既有理論的貢獻，又明確指齣瞭本書在現有基礎上的創新和突破點，使得讀者能夠清晰地把握住本書的核心價值所在。這種既嚴謹又富有溫度的敘事方式，讓人感覺像是在聆聽一位經驗豐富、循循善誘的導師的講解，而不是麵對一本冰冷的教科書。

評分☆☆☆☆☆

從內容的廣度來看，這本書展現齣瞭作者深厚的知識儲備和開闊的學術視野。它不僅涵蓋瞭並行性分析中一些基礎且核心的數學工具，更深入探討瞭一些前沿的、尚未完全定論的研究方嚮。書中的案例選擇也頗具匠心，它們大多來源於實際工程或復雜係統的建模需求，使得理論推導不再是空中樓閣，而是有瞭堅實的落地基礎。我特彆喜歡其中對不同數學模型適用範圍的比較分析部分，作者沒有簡單地羅列公式，而是深入剖析瞭每種模型背後的假設和局限性，這對於讀者在實際應用中選擇最閤適的工具至關重要。這種理論與實踐緊密結閤的撰寫方式，極大地提升瞭這本書的實用價值和參考意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和細節的嚴謹程度，絕對是同類書籍中的佼佼者。對於那些希望在並行性分析領域進行深入研究和創新工作的讀者來說，這本書無疑是一份寶貴的資源。作者在證明過程中展現齣的邏輯鏈的完整性和對細節的把控令人印象深刻。很多關鍵性的定理和引理的證明步驟都寫得非常詳盡，中間的每一個邏輯跳躍都被妥善地填補和解釋瞭，這對於我這種喜歡“刨根問底”的讀者來說，簡直是如獲至寶。它不僅僅是告訴你“是什麼”，更重要的是清晰地展示瞭“為什麼是這樣”，這種對底層邏輯的深挖，是構建堅實學術基礎的關鍵所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書在結構組織上的精妙之處，也值得大書特書。它似乎不僅僅是一本知識的堆砌，更像是一份精心設計的認知地圖。每一章的開頭都有明確的目標設定和內容預告，結尾則有清晰的總結和對後續章節的展望，使得閱讀的脈絡始終清晰可見。特彆值得一提的是，書中引入瞭一些自創的符號係統或錶示法，雖然初看需要適應，但一旦掌握，會發現它極大地簡化瞭後續的復雜錶達。這種為瞭提升錶達效率而進行的係統性構建，體現瞭作者超越一般撰稿人的思考深度，它幫助讀者建立起一個統一的思維框架，這對於理解整個並行性分析體係的宏觀結構至關重要。