并行计算应用及实战

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页数:168
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出版时间:2009-1
价格:32.00元
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isbn号码:9787111240228
丛书系列:
图书标签:
  • 并行计算
  • 计算机
  • 中国
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  • 高性能计算
  • 多核处理器
  • GPU计算
  • CUDA
  • OpenMP
  • MPI
  • 科学计算
  • 工程应用
  • 实战案例
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具体描述

《并行计算应用及实战》全面讲述了从事并行技术研究及并行程序设计开发所需要的基本知识,包括并行系统的构建、并行程序的设计、并行系统的性能测试、机群监控系统的设计及并行算法设计。《并行计算应用及实战》面向实际应用、贴近实战,使读者能够亲身感受并行计算技术的魅力。

《高效能编程之道:解锁计算潜能》 本书并非详述并行计算的理论基础与具体实现,而是聚焦于如何通过精巧的算法设计、高效的代码组织以及对硬件特性的深刻理解,全面提升软件的运行效率与响应速度。我们将深入探讨各种常见的性能瓶颈,并提供一系列经过实战检验的优化策略,帮助开发者构建出真正高效、可扩展的应用程序。 核心内容预览: 算法的优雅与高效: 数据结构的智慧选择: 探索不同数据结构在特定场景下的性能表现,从数组、链表到树、图,理解它们在访问速度、内存占用和操作复杂度上的权衡。我们将解析哈希表、B-树等高级数据结构的内部机制,以及如何根据问题特性选择最优解。 复杂度分析的艺术: 深入剖析时间复杂度和空间复杂度,掌握Big O表示法的精髓,并将其应用于实际算法的评估。学习如何识别并避免二次或更高次的时间复杂度陷阱,转向线性或对数级解决方案。 动态规划与贪心算法的实战: 详细讲解动态规划的核心思想,通过经典问题(如背包问题、最长公共子序列)展示状态转移方程的设计与优化。同时,探讨贪心算法在何时能得到最优解,以及如何构造正确的贪心策略。 分治策略的妙用: 学习如何将复杂问题分解为更小的、可管理的部分,并通过递归方式求解。实例将涵盖快速排序、归并排序等经典算法,以及在解决计算几何、图像处理等问题中的应用。 代码的精炼与性能: 内存管理与访问模式优化: 深入理解CPU缓存的工作原理(L1, L2, L3 Cache),分析内存局部性对程序性能的影响。我们将教授如何调整数据布局、优化循环以提高缓存命中率,减少缓存颠簸。 编译器优化与内在函数: 揭示现代编译器的优化能力,例如循环展开、函数内联、死代码消除等。学习如何利用编译器标志来指导优化过程,并掌握使用特定的CPU内在函数(如SIMD指令)来直接操作硬件,实现更底层的性能提升。 高效的I/O操作: 探讨缓冲I/O、零拷贝(Zero-copy)等技术,如何最大程度地减少数据传输的开销,尤其是在处理大量文件或网络数据时。我们将分析各种I/O模型(阻塞、非阻塞、异步)的适用场景。 并发编程中的性能考量: 虽然本书不侧重于大规模并行,但我们也需要理解在多线程或协程环境下,如何通过锁、信号量、原子操作等同步机制来保证数据一致性,同时尽量减少线程间的竞争和阻塞,提高程序的响应能力。 工具与调试的艺术: 性能剖析工具的实践: 熟练使用Gprof、Perf、Valgrind等强大的性能分析工具,准确找出程序中的热点和性能瓶颈。学习如何解读剖析报告,并根据报告结果进行针对性优化。 调试技巧与陷阱规避: 掌握高级调试器的使用,例如设置条件断点、观察变量、单步跟踪等。理解常见的内存错误(如野指针、内存泄漏)和逻辑错误,并学习如何高效地定位和修复它们。 基准测试的设计与执行: 学习如何科学地设计基准测试,确保测试的公平性和代表性。理解微基准测试(Microbenchmarking)的注意事项,以及如何通过多次运行取平均值来获得可靠的性能数据。 本书特色: 理论与实践并重: 每一项优化策略都辅以清晰的理论解释和生动的代码示例,帮助读者理解“为什么”以及“如何做”。 场景驱动: 案例选择覆盖了常见的开发场景,包括Web服务、数据处理、图形渲染等方面,让读者能够将所学知识直接应用于实际工作中。 循序渐进: 内容从基础概念逐步深入到高级技巧,适合有一定编程基础,希望提升代码性能的开发者。 注重思维培养: 引导读者养成分析问题、寻找最优解的编程思维习惯,不仅仅是学习技巧,更是提升解决复杂问题的能力。 通过学习本书,您将能够更深入地理解软件性能的本质,掌握一套系统性的方法论来分析和优化代码,从而构建出更快速、更稳定、更具竞争力的应用程序。本书将是您在技术道路上不断追求卓越的有力伙伴。

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读后感

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用户评价

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这本书真是让我大开眼界!原本以为并行计算离我这种普通开发者很遥远,都是些高大上的科研领域才用得上的技术。但翻开这本书,我才发现自己错得离谱。书里通过一些非常贴近实际应用场景的例子,一点点地剖析了并行计算的原理和实现方式。比如,它并没有一开始就讲复杂的底层API,而是从一些大家都能理解的痛点出发,比如“为什么我的数据处理速度还是这么慢?”、“如何才能让我的程序在多核CPU上跑得飞快?”等等。然后,作者很巧妙地引出了并行计算的概念,并且用非常生动的语言描述了各种并行模型,像数据并行、任务并行等等,并且还穿插了大量的图示,帮助我们理解这些抽象的概念。更让我惊喜的是,书中还介绍了许多常见的并行计算框架,比如OpenMP、MPI,还有CUDA。虽然我之前对这些框架有所耳闻,但一直觉得它们很难上手。这本书却用非常系统化的方法,从安装配置到简单的示例代码,再到进阶的应用,一步步地引导读者去掌握它们。我尤其喜欢书中对CUDA的讲解,因为它不仅仅是介绍了语法,更是深入地阐述了GPU的架构以及如何优化CUDA代码,比如内存访问模式、线程块的划分等等,这些都是提升性能的关键。读完这一部分,我感觉自己对GPU编程有了全新的认识,也跃跃欲试想把自己的项目往GPU上迁移。总的来说,这本书的逻辑非常清晰,内容循序渐进,即使是初学者也能从中受益匪浅,而且它并没有止步于理论,而是真正地将理论与实践紧密结合,让人读完之后,立刻就能感受到“学有所用”的成就感。

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我带着满怀期待的心情翻开了这本书,希望能在其中找到一些关于高性能计算和分布式系统领域的实操经验。这本书的确没有让我失望,它提供了一个非常深入的视角来理解如何在复杂的计算环境中实现效率的飞跃。作者并没有仅仅停留在概念的介绍,而是将大量的篇幅放在了实际的算法优化和系统设计上。我特别欣赏书中对各种并行计算模式在不同场景下的适用性进行的详细分析,比如在处理大规模数据分析时,如何有效地进行数据分区和通信,在构建高并发的Web服务时,如何利用多线程和进程来提高响应速度。书中的案例分析非常详尽,每一个算法的并行化过程都经过了细致的分解,包括对时间复杂度和空间复杂度的分析,以及在并行化过程中可能遇到的瓶颈和解决方案。我印象最深刻的是关于分布式缓存和消息队列的设计部分,它不仅仅是介绍了这些技术,更是从系统架构的角度出发,探讨了如何构建一个稳定、高效、可扩展的分布式系统。书中还提到了许多在实际项目中可能遇到的挑战,例如数据一致性问题、容错机制设计、以及性能监控和调优策略等,这些都是非常有价值的实践经验。总的来说,这本书更像是一本高级的实战指南,它鼓励读者去思考“为什么”和“如何做”,而不是仅仅停留在“是什么”,这对于想要深入理解和掌握并行计算技术的开发者来说,是一笔宝贵的财富,能够帮助我们从“能用”提升到“用好”。

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这本书的风格真是让我耳目一新!我平时阅读技术书籍,很多时候都会被晦涩的理论和复杂的数学公式弄得头晕目眩,但这本书却以一种非常“接地气”的方式,将并行计算的精髓娓娓道来。作者似乎非常擅长用类比和比喻来解释抽象的概念,比如他用“厨房里的厨师分工合作”来解释数据并行,用“不同岗位的工人同时工作”来解释任务并行,这些生动的比喻让我一下子就抓住了核心要义,不再觉得并行计算遥不可及。而且,书中的代码示例非常丰富,并且都有详细的解释,不是那种“拿来主义”,而是让你清楚地知道每一行代码的作用,以及它在整个并行计算流程中扮演的角色。我特别喜欢书中对于并发编程中常见的陷阱,比如竞态条件、死锁的分析,并且提供了非常实用的避免和解决策略。作者还花了不少篇幅介绍了一些现代编程语言中对并发的支持,比如Java的并发包、Python的`asyncio`库,以及Go语言的goroutines和channels,这些都让我觉得这本书的内容非常与时俱进。除了技术层面的讲解,本书还涉及了一些关于并行计算的哲学思考,比如如何平衡并行度和同步开销,如何在可读性和性能之间做出取舍等等,这些内容让我在技术学习的同时,也能有更深的思考。总而言之,这本书是一本非常优秀的入门读物,它不仅教会了我们如何使用并行计算,更重要的是,它培养了我们对并行思维的理解和应用能力。

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我通常不太喜欢那种只讲理论的书,毕竟技术最终是要落地的。而这本书,恰恰就是那种能够将理论和实践完美融合的书。它非常注重从实际问题的出发,来引出并行计算相关的知识点。我记得书中有一个章节,详细分析了在处理海量日志数据时,如何利用多线程和分布式技术来提高分析效率。作者并没有直接甩出几行代码,而是先分析了日志数据的特点,接着讨论了传统单线程处理的瓶颈,然后循序渐进地引入了分块处理、并行加载、以及结果合并等并行策略。这种由浅入深,由问题到方案的讲解方式,让我觉得非常有代入感。而且,书中对于各种并行计算框架的介绍,也不是那种走马观花的罗列,而是选择了几个最具代表性的框架,进行深入的剖析和对比。例如,它在介绍Hadoop时,不仅仅讲解了MapReduce模型,还深入探讨了HDFS的分布式存储机制,以及YARN的任务调度策略。同样,在介绍Spark时,书中也重点讲解了RDD的弹性分布式数据集模型,以及Spark的内存计算优势。我尤其欣赏书中关于大规模图计算和机器学习算法并行化的内容,这些都是当前非常热门且具有挑战性的领域,书中提供了一些非常有价值的思路和方法。读完这本书,我感觉自己对如何利用并行计算来解决实际的大规模计算问题,有了一个非常系统和深入的理解,也让我对未来的技术发展方向有了更清晰的认识。

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坦白说,我起初对这本书的期望值并不高,以为又是一本泛泛而谈的并行计算科普读物。然而,事实证明我的判断失误了,这本书的内容之详实、讲解之深入,远远超出了我的预期。作者在书中展现了非凡的洞察力,不仅剖析了各种并行计算算法的底层实现原理,还深入探讨了如何针对不同的硬件架构进行优化。例如,在讲解共享内存并行时,作者详细解释了缓存一致性、内存屏障等概念,并给出了具体的代码示例来说明如何避免数据竞争和提高访存效率。在分布式内存并行方面,书中详细阐述了MPI的通信模式,以及如何设计高效的通信算法来降低网络延迟。我尤其赞赏书中对于并行算法设计原则的探讨,它不仅仅是介绍现有的算法,更是指导读者如何去思考和设计自己的并行算法。例如,作者在分析矩阵乘法的并行化时,从数据划分、负载均衡、到通信模式等方面都进行了详尽的分析,并且对比了不同并行策略的优劣。此外,本书还涉及了一些前沿的并行计算技术,例如GPU异构计算、FPGA加速等,虽然篇幅不长,但足以让读者窥见未来的发展趋势。总而言之,这本书的深度和广度都令人称道,它适合那些已经对并行计算有一定基础,并希望进一步提升技术水平的开发者和研究人员。它不仅仅是一本书,更像是一本随时可以翻阅的“并行计算百科全书”。

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关于MPI的部分使用步骤比较清晰,可读性还行

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关于MPI的部分使用步骤比较清晰,可读性还行

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关于MPI的部分使用步骤比较清晰,可读性还行

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关于MPI的部分使用步骤比较清晰,可读性还行

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关于MPI的部分使用步骤比较清晰,可读性还行

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