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第一章 并行处理概述1

1．1 并行性概念1

1．1．1 并行性的概念1

1．1．2 并行性的等级3

1．2 计算机系统中并行性的发展4

1．2．1 并行性开发的途径4

1．2．2 计算机系统的并行性发展6

1．3 并行处理计算机的结构及要研究的问题11

1．4．1 预测模型和模拟12

1．4 并行处理技术的应用12

1．4．2 工程设计和自动化13

1．4．3 能源勘探13

1．4．4 医学、军事和基础研究13

习题14

第二章 流水线处理机和向量流水处理机15

2．1 流水的基本原理和流水线的分类15

2．1．1 流水处理的基本原理15

2．1．2 流水线的分类16

2．2 流水线处理机的主要性能20

2．2．1 吞吐率20

2．2．2 效率22

2．2．3 流水线工作举例23

2．3 流水的相关处理和控制机构24

2．3．1 流水线中的相关25

2．3．2 局部性相关的处理26

2．3．3 全局性相关的处理30

2．3．4 流水机器的中断处理32

2．3．5 流水线调度33

2．4 向量的流水处理与向量流水处理机37

2．4．1 向量的流水处理37

2．4．2 向量流水处理机38

2．5．1 超标量处理机43

2．5 指令级高度并行的超级处理机43

2．5．2 超长指令字处理机44

2．5．3 超流水线处理机46

习题46

第三章 阵列处理机51

3．1 阵列处理机的构形与特点51

3．1．1 阵列处理机的基本构形51

3．1．2 阵列处理机的特点53

3．2 阵列处理机的互连网络54

3．2．1 概述54

3．2．2 基本的单级互连网络56

3．2．3 多级互连网络58

3．2．4 全排列网络62

3．3 并行存贮器的无冲突访问63

3．4 阵列处理机举例66

3．4．1 ILLIAC IV阵列处理机66

3．4．2 BSP科学处理机68

3．4．3 其它阵列处理机69

习题72

第四章 多处理机75

4．1 多处理机的特点及主要技术问题75

4．2．1 紧耦合多处理机77

4．2 多处理机的硬件结构77

4．2．2 松耦合多处理机79

4．3 多处理机的机间互连形式80

4．3．1 总线形式80

4．3．2 环形互连形式81

4．3．3 交叉开关形式82

4．3．4 多端口存贮器形式83

4．3．5 开关枢纽结构形式84

4．4 多处理机的存贮器组织85

4．4．1 并行主存贮器的构成85

4．4．2 Cache的一致性问题87

4．5 多处理机的性能90

4．5．4 任务粒度与系统性能90

4．5．2 性能模型与分析90

习题95

第五章 脉动阵列机和数据流机97

5．1 脉动阵列机97

5．1．1 脉动阵列结构的原理97

5．1．2 面向特定算法的脉动阵列结构98

5．1．3 通用的脉动阵列结构102

5．2．1 数据驱动的概念104

5．2 数据流机104

5．2．2 数据流程序图和语言106

5．2．3 数据流计算机的结构111

5．2．4 数据流机器存在的问题116

习题117

第六章 并行程序设计语言和并行编译程序118

6．1 向量处理基础118

6．1．1 基本概念118

6．1．2 向量指令119

6．1．3 向量化方法120

6．2．1 程序相关图122

6．2．2 数据相关122

6．2 程序相关图122

6．2．3 控制相关123

6．2．4 Bernstein条件123

6．2．5 并行程序结构的表示123

6．3 并行语言和并行编译125

6．3．1 并行程序设计语言125

6．3．2 并行编译技术126

6．4 并行程序设计开发环境128

6．4．1 概述128

6．4．3 可视化并行计算129

6．4．2 可视化技术129

6．4．4 并行程序设计环境举例130

习题132

第七章 多处理机操作系统134

7．1 概述134

7．1．1 多处理机操作系统的复杂性134

7．1．2 多处理机操作系统的主要待征135

7．1．3 多处理机操作系统的分类136

7．2 任务分配与进程调度138

7．2．1 基本概念138

7．2．2 任务静态分配算法138

7．2．3 随机调度模型141

7．2．4 紧耦合多处理机系统的进程调度142

7．2．5 网格结构并行机的处理机调度143

7．3 多处理机系统中的进程通信144

7．4 多处理机操作系统的发展146

7．4．1 UNIX的标准化147

7．4．2 UNIX的并行化147

7．4．3 UNIX并行化需要解决的问题148

习题149

8．1．2 计算问题的分类150

8．1．1 并行算法的定义150

8．1 什么是并行算法150

第八章 并行算法的一般概念150

8．1．3 并行算法和串行算法的关系152

8．1．4 研究并行算法的几种途径152

8．1．5 设计并行算法应注意的几个问题153

8．2 并行算法度量和评价的基本参数153

8．2．1 运行时间153

8．2．2 处理机台数154

8．2．3 并行度154

8．2．4 加速比与效率154

8．3．1 时间复杂性和空间复杂性155

8．3 并行算法的复杂性155

8．2．6 并行算法的复杂性155

8．2．5 成本155

8．3．2 阶的表示156

8．3．3 算法复杂性分析156

8．3．4 MIMD计算机上算法复杂性分析158

8．4 并行算法的分类159

8．4．1 并行算法的分类159

8．4．2 MIMD算法的分类160

习题161

9．1 SIMD计算机上的求行算法162

9．1．1 SIMD-CC模型上的求和算法162

第九章 SIMD算法162

9．1．2 SIMD-SE模型上的求和算法163

9．1．3 SIMD-MC2模型上的求和算法163

9．2 矩阵乘法164

9．2．1 时间复杂性为O（n2）的矩阵乘法164

9．2．2 时间复杂性为O（nlog n）的矩阵乘法165

9．2．3 二维阵列的矩阵乘法167

9．3 线性递归问题168

9．3．1 基本概念168

9．3．2 倍增法169

9．3．3 分段法173

9．4 线性代数方程组的并行算法175

9．4．1 高斯（Gauss）消去法176

9．4．2 列主元消去法177

9．4．3 雅可比（Jacobi）迭代法177

9．4．4 塞德尔（Seidel）迭代法178

9．4．5 QIF算法179

9．5 稀疏线性代数方程组的并行求解181

9．5．1 消去法182

9．5．2 奇偶消去法183

习题184

10．1．1 一般算术表达式求值的并行计算186

10．1 同步MIMD算法186

第十章 MIMD算法186

10．1．2 同步MIMD算法的同步机制187

10．1．3 用区间分割法求代数方程的根188

10．1．4 用牛顿法求代数方程的根190

10．1．5 用同步迭代法解偏微分方程的边界值问题191

10．2 异步MIMD算法193

10．2．1 异步迭代法193

10．2．2 MIMD并行排序算法195

习题200

主要参考文献201