Practical Parallel Programming

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出版者:
作者:Wilson, Gregory V.
出品人:
页数:576
译者:
出版时间:1995-11
价格:$ 152.55
装帧:
isbn号码:9780262519502
丛书系列:
图书标签:
  • concurrency
  • 并行编程
  • 多核处理器
  • 并发
  • OpenMP
  • MPI
  • CUDA
  • GPU编程
  • 高性能计算
  • 并行算法
  • 计算机科学
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具体描述

Parallel computers have become widely available in recent years. Many scientists are now using them to investigate the grand challenges of science, such as modeling global climate change, determining the masses of elementary particles from first principles, or sequencing the human genome. However, software for parallel computers has developed far more slowly than the hardware. Many incompatible programming systems exist, and many useful programming techniques are not widely known.Practical Parallel Programming provides scientists and engineers with a detailed, informative, and often critical introduction to parallel programming techniques. Following a review of the fundamentals of parallel computer theory and architecture, it describes four of the most popular parallel programming models in use today -- data parallelism, shared variables, message passing, and Linda -- and shows how each can be used to solve various scientific and numerical problems. Examples, coded in various dialects of Fortran, are drawn from such domains as the solution of partial differential equations, solution of linear equations, the simulation of cellular automata, studies of rock fracturing, and image processing.Practical Parallel Programming will be particularly helpful for scientists and engineers who use high-performance computers to solve numerical problems and do physical simulations but who have little experience of networking or concurrency. The book can also be used by advanced undergraduate and graduate students in computer science in conjunction with material covering parallel architectures and algorithms in more detail. Computer science students will gain a critical appraisal of the current state of the art in parallel programming.Scientific and Engineering Computation series

深入探索量子计算的基石:量子信息与纠错 作者: [此处可想象一位专注于量子信息理论的资深物理学家或计算机科学家] 出版社: [此处可想象一家专注于前沿科技出版的专业出版社] 图书编号: QIP-2024-A 页数: 约 680 页 --- 内容提要: 本书是为那些希望在量子信息科学和量子纠错理论领域建立坚实数学和物理基础的研究人员、高年级本科生及研究生量身定制的权威性教材与参考手册。我们不再关注传统的并行计算范式,而是将焦点完全转移到超越经典计算极限的下一代计算模型——量子计算的理论核心。 全书结构严谨,逻辑清晰,从最基础的量子力学原理出发,系统性地构建了量子信息论的完整框架。我们力求在保证数学严谨性的同时,保持对物理直觉的培养,使得读者不仅能够掌握公式,更能理解其背后的深刻物理意义。 本书不涉及任何关于经典多核处理器架构、分布式内存系统(如 MPI)、共享内存编程模型(如 OpenMP)、GPU 编程、任务级并行或数据级并行的具体软件实现和优化技巧。本书的全部内容均集中于量子态的表述、量子操作的数学描述、信息传输的极限,以及如何对抗噪声和退相干。 --- 核心章节与深度剖析: 第一部分:量子信息学的数学基础 (Foundations of Quantum Information Theory) 本部分是理解后续所有内容的前提,我们用大量的篇幅重申并深化了读者对线性代数在量子力学中应用的理解。 第一章:希尔伯特空间与算符代数 (Hilbert Spaces and Operator Algebra) 详细阐述了有限维和无限维希尔伯特空间的结构,着重讨论了可观测量的表示(厄米算符)、态矢量(Ket 矢量)的规范化、投影算符,以及幺正演化(时间演化算符)的性质。不同于传统计算中对内存地址的关注,此处所有讨论都围绕着态矢在基矢上的投影和叠加。 第二章:量子比特与张量积 (Qubits and Tensor Products) 系统性地介绍了量子比特(Qubit)的概念——量子信息的基本单元。重点讲解了如何使用张量积来描述多量子比特系统,这是理解复杂纠错码和量子算法(如Shor算法)的数学基石。对比了经典比特的乘积结构,突出张量积在描述量子关联性时的不可替代性。 第三章:量子测量理论 (The Theory of Quantum Measurement) 本章深入探讨了量子力学的核心难题之一:测量过程。详细分析了投影测量公设,态的塌缩(Collapse of the Wave Function),以及后向演化(Back-action)。我们对比了理想测量与实际物理测量的差异,并引入了概率诠释,这与经典信息论中的确定性信息提取过程形成鲜明对比。 第二部分:量子信息处理与基本操作 (Quantum Information Processing) 本部分将理论基础转化为实际的逻辑操作和信息传递概念。 第四章:单比特与多比特门 (Single and Multi-Qubit Gates) 详细剖析了构成通用量子计算的基础——一类特殊的酉矩阵:量子门。涵盖了泡利矩阵、Hadamard 门、$pi/8$ 门、相移门,以及关键的两比特门如 CNOT(受控非门)和 CZ 门。我们严格证明了 {H, T, CNOT} 集合的通用性,强调了这些操作的不可逆性(在经典计算中不常见)。 第五章:量子纠缠:资源与度量 (Quantum Entanglement: Resource and Metric) 纠缠被定义为量子信息论中最宝贵的资源。本章深入探讨了贝尔态(Bell States)的构建及其非定域性。引入了纠缠的量化指标,如纠缠熵(Entanglement Entropy)、纠缠度(Entanglement Measure),以及如何通过纯化(Purification)来理解纠缠的结构。 第六章:量子信道与去相干 (Quantum Channels and Decoherence) 本章是连接理论与实验噪声的关键桥梁。我们引入了量子信道的概念,并使用完全正映射(CPTP Maps)来描述任何物理过程中信息丢失的数学结构。详细分析了主要的噪声模型,例如去相干(Dephasing)、振幅阻尼(Amplitude Damping)以及斯特恩-盖拉西模型,这些都是传统并行计算中无需考虑的物理损耗。 第三部分:量子纠错码 (Quantum Error Correction Codes) 这是本书的理论高潮,它直接解决了量子态的脆弱性问题。 第七章:经典纠错码的局限性与量子码的需求 (Limitations of Classical Codes and Quantum Necessity) 首先回顾了汉明码等经典纠错码的工作原理,并明确指出经典策略无法直接应用于量子系统,因为不可克隆定理(No-Cloning Theorem)禁止了对未知量子态的精确复制。 第八章:Shor 9-比特码与稳定子码框架 (Shor’s 9-Qubit Code and the Stabilizer Formalism) 本书的核心纠错章节。我们首先详细解析了 Shor 的里程碑式三比特码和九比特码,展示了如何通过测量稳定子(Stabilizers)来定位错误而不破坏信息。随后,系统性地引入了稳定子码(Stabilizer Codes)的代数结构,包括生成子、码空间(Code Space)的定义,以及帕利算符(Pauli Operators)在错误检测中的作用。 第九章:表面码与容错计算 (The Surface Code and Fault-Tolerant Computing) 本章聚焦于当前最有希望实现大规模容错量子计算的表面码(Surface Code)。我们详细介绍了其二维晶格结构、边界条件,以及如何利用循环(Loops)和链(Chains)来构建逻辑门。最后,探讨了容错量子计算(Fault-Tolerant Computation)的理论要求,即如何设计操作序列,使得单个物理错误不会在后续操作中指数级传播。 --- 读者对象: 本书适合具备坚实的微积分、线性代数基础的物理学、计算机科学、电子工程及数学专业的高年级本科生和研究生。对于希望跨越到量子计算前沿,并理解其理论极限与容错机制的研究人员,本书提供了不可或缺的理论深度。 特色: 理论驱动: 所有的概念都从第一性原理推导,强调数学的精确性。 物理直觉培养: 通过大量的例子和对比,帮助读者理解抽象的量子概念。 专注于信息理论极限: 彻底脱离了经典并行处理的思维框架,聚焦于资源(如纠缠)和噪声(如退相干)的极限管理。

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用户评价

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我对如何充分利用现代计算架构的并行能力一直抱有浓厚的兴趣,而《Practical Parallel Programming》这本书的出现,正好契合了我对系统化、实践性学习的需求。我希望这本书能够深入浅出地讲解并行编程的方方面面,从最基础的并发模型到复杂的设计模式,都能提供清晰的解释。我特别看重书中是否能够包含大量的、精心设计的代码示例,这些示例能够直观地展示各种并行技术在实际应用中的效果,并能够指导我如何编写出高效、可维护的并行代码。我期待书中能够涵盖诸如多线程编程、分布式计算、GPU编程等多个方面,并提供一些关于性能调优和调试的实用技巧。这本书的价值在于,它能够帮助我建立起坚实的并行编程理论基础,并能将其转化为解决实际开发问题的能力,从而在我的职业生涯中更上一层楼。

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在当今这个计算能力飞速发展的时代,掌握并行编程技术已经成为提升软件性能的必经之路。我一直在寻找一本能够提供深刻理解和实践指导的图书,《Practical Parallel Programming》这本书的标题就深深吸引了我。我期待它能够以一种清晰、易懂的方式,深入浅出地讲解并行计算的核心概念,例如线程、进程、同步、并发与并行等。更重要的是,我希望这本书能够提供丰富且贴近实际的编程示例,这些示例能够帮助我理解如何在真实世界的场景中应用并行编程技术,例如如何优化数据处理、如何加速科学计算、如何构建响应迅速的用户界面等。我希望通过阅读这本书,我能够建立起对并行编程的全面认识,并能够独立设计和实现高效、健壮的并行程序,从而在我的开发工作中取得更大的突破。

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在数字时代,并行计算已经成为提升软件性能的关键。我一直希望能够掌握这项核心技能,但市面上许多书籍要么过于学术化,要么侧重于特定平台,难以满足我的广泛需求。《Practical Parallel Programming》这本书的出现,无疑点燃了我学习的希望。我期待它能够提供一套系统化的并行编程方法论,从基础概念的讲解,到高级模式的应用,能够循序渐进地引导我深入理解并行世界的奥秘。我特别关注书中是否能提供丰富且贴近实际的编程示例,这些示例能够涵盖不同类型的问题,例如数据密集型计算、并行搜索、图形渲染等等。我希望通过这些示例,我不仅能学习到如何编写并行代码,更能领略到如何进行有效的并行化设计和性能优化。此外,我对于书中是否能涉及一些跨平台或主流并行计算框架的介绍也抱有期待,例如OpenMP、MPI、CUDA等,以便我能够根据实际需求选择合适的工具。

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我一直在寻找一本能够填补我在并行编程实践中知识空白的书,因为我深知,理论知识的堆砌并不能直接转化为解决实际问题的能力。我接触过一些关于多线程、进程通信的零散知识,但总感觉缺乏一个系统性的框架来组织这些碎片化的信息。《Practical Parallel Programming》这本书的出现,在我看来,正是填补这一空白的理想之作。我关注的是它能否提供清晰的、循序渐进的学习路径,从基础概念的引入,逐步深入到更复杂的并行模式和算法。我尤其看重书中是否能够提供详实的代码示例,并且这些示例能够覆盖到不同场景下的并行化需求。例如,如何有效地利用多核CPU来加速数据处理任务,如何在分布式环境中实现任务的分解与协同,以及如何处理常见的并行编程中的挑战,如数据竞争、死锁、负载均衡等。如果本书能够提供一些关于性能调优的实用技巧和方法,那就更好了。我期待它能成为我的案头常备,在我遇到瓶颈时,能够从中找到启发和解决方案。

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作为一个渴望提升软件性能的开发者,我一直在寻找一本能够真正指引我掌握并行编程精髓的书籍。《Practical Parallel Programming》这本书的出现,让我眼前一亮。我期待它能够提供一种循序渐进的学习路径,从并行计算的基础概念,如并发与并行、线程模型、进程通信等,娓娓道来。我更看重的是书中能否提供大量贴近实际开发的、可运行的代码示例,这些示例能够清晰地展示如何在不同场景下实现并行化,如何有效地解决数据共享、同步互斥等问题。我希望这本书能够深入探讨各种主流的并行编程范式和框架,例如多线程API、分布式计算框架,甚至可能涉及GPU计算,并提供一些关于性能分析和优化的实用技巧。这本书的价值,在于它能够为我构建起坚实的并行编程理论基础,并能将这些理论转化为解决实际问题的强大武器,从而在我的开发生涯中开辟新的高度。

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作为一个对计算机科学领域充满好奇的学习者,我对于能够提供深刻洞察力和实践指导的书籍总是情有独钟。《Practical Parallel Programming》这本书的名字就引起了我的极大兴趣,因为它直接点出了我所追求的核心——“实践”的重要性。我一直在思考,如何在现有硬件架构下,最大化地发挥计算能力,而这离不开高效的并行编程技术。我希望这本书能够提供一个清晰的、逻辑严谨的框架,来理解并行计算的根本原理,包括但不限于并发与并行、线程模型、进程模型、同步与互斥等基本概念。更重要的是,我希望它能深入探讨各种常见的并行算法和设计模式,例如MapReduce、Fork-Join、Actor模型等,并解释它们在不同应用场景下的适用性。我非常期待书中能够包含实际的代码实现,并且这些代码不仅能够演示概念,更能体现出良好的工程实践和性能优化。我希望通过阅读这本书,我能够建立起对并行编程的全面认识,并能够独立设计和实现高效的并行程序,从而应对日益增长的计算需求。

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作为一名在并行计算领域摸爬滚打多年的开发者,我一直渴望找到一本能够真正帮助我深入理解并高效实践并行编程的书籍。市面上充斥着各种理论性的著作,它们往往晦涩难懂,与实际开发脱节,或者过于侧重某个特定平台或框架,缺乏普适性。当我偶然翻阅《Practical Parallel Programming》时,一种久违的兴奋感油然而生。这本书的封面设计朴实无华,却透着一种扎实的专业气息。我并没有立刻被华丽的辞藻或夸大的承诺所吸引,而是被它“Practical”(实践)这个词所打动。这暗示着本书不仅仅停留在概念的梳理,更侧重于如何在真实的开发场景中应用这些概念。我期待这本书能够提供清晰的讲解、实用的示例代码,以及能够帮助我解决在多核处理器、分布式系统等环境中遇到的实际挑战。我希望它能引导我从“知其然”到“知其所以然”,更重要的是,能够让我真正掌握构建高性能、可扩展并行应用程序的技能。在如今计算能力爆炸的时代,并行编程已不再是锦上添花,而是必备的核心技能。而一本能够真正帮助我提升这方面能力的图书,其价值不言而喻。

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作为一名在软件开发一线工作的工程师,我深知并行编程的重要性,也曾尝试过一些学习方法,但总觉得缺乏系统性的指导。《Practical Parallel Programming》这本书的标题本身就吸引了我,因为它强调了“实践”的重要性,这正是我所需要的。我希望这本书能够带领我从理论走向实践,清晰地解释并行编程的核心概念,如线程安全、同步机制、数据依赖性等,并且能够提供丰富的、可执行的代码示例。我期待它能够深入探讨各种并行算法和设计模式,例如如何利用多核处理器并行处理数据,如何在分布式系统中协调计算任务,以及如何避免常见的并行编程陷阱,如死锁、竞态条件等。我希望通过阅读这本书,我能够掌握设计和实现高效、健壮的并行程序的关键技能,并且能够独立解决在实际开发中遇到的并行化难题,从而提升软件的性能和响应速度。

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我一直认为,在当今的软件开发领域,掌握并行编程技术已经不再是可选项,而是必选项。然而,要真正理解并熟练应用这些技术,需要一本能够提供深入指导和丰富实践经验的书籍。《Practical Parallel Programming》这本书的标题就充满了吸引力,因为它直接指向了“实践”这一核心要素。我期待这本书能够从最基础的并行概念讲起,逐步深入到更复杂的并行算法和设计模式,并能提供大量的、贴合实际开发场景的代码示例。我希望通过阅读这本书,我能够清晰地理解数据竞争、死锁、同步等概念,并掌握如何有效地避免和处理这些问题。我更希望它能教会我如何将串行代码转化为高性能的并行程序,如何进行性能分析和优化,以及如何选择合适的并行编程模型和工具。这本书的价值将在于,它能够帮助我构建起扎实的并行编程能力,并能自信地应对各种复杂的并行化挑战。

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我一直对如何最大化利用现代多核处理器潜力感到着迷,并坚信并行编程是实现这一目标的关键。《Practical Parallel Programming》这本书的出现,对我来说,就像是找到了通往这个领域的“秘密地图”。我期待它不仅仅停留在理论的层面,更重要的是能够提供一套切实可行的、可应用于实际开发的指导。我希望书中能够详细阐述各种并行计算模型和范式,例如共享内存模型、消息传递模型,以及它们各自的优缺点和适用场景。我特别关注书中是否会提供大量的代码示例,并且这些代码能够清晰地展示如何将这些理论知识转化为实际的代码,如何有效地处理并发访问、如何进行任务分解和调度,以及如何进行性能分析和优化。我希望通过这本书,我能够掌握构建高性能并行应用程序所需的扎实基础和实战经验。

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