并行算法及其应用PDF电子书下载

目录 2

前言 2

作者简介 2

第一篇　基础理论 2

第1章　并行计算平台 2

1.1　并行计算机分类 2

1.2　并行计算机的处理机互连方式 6

1.2.1　总线结构 7

1.2.2　一维阵列结构 7

1.2.3　网格结构 8

1.2.4　超立方体结构 8

1.2.5　蝶网结构 9

1.3　并行计算模型 10

1.3.1　各种并行计算模型的特点 11

1.3.2　LogP模型和LogGP模型 12

1.3.3　BSP模型 15

1.3.4　BSP模型和LogP模型的比较 16

参考文献 17

第2章　并行算法概述 18

2.1　目标和分类 18

2.1.1　目标 18

2.1.2 分类 19

2.2　设计方法 19

2.3.1　阶的表示 26

2.3　性能度量 26

2.3.2　运行时间 27

2.3.3　并行度 27

2.3.4　成本 28

2.3.5　加速比和效率 28

2.3.6　并行算法的可扩展性分析 29

2.4　并行加速比模型 30

2.4.1　Amdahl加速比模型 30

2.4.2　Gustafson加速比模型 30

参考文献 31

3.1.1　并行编程语言 32

3.1　并行程序开发环境 32

第3章　并行程序开发 32

3.1.2　消息传递环境 33

3.1.3　一些常用并行程序开发环境 35

3.2　并行程序设计 35

3.2.1　概述 35

3.2.2　数据并行方法 36

3.2.3　消息传递方法 36

3.2.4　两种方法的实现途径 37

3.2.5　两种方法的比较 37

3.3　并行编程面临的挑战 39

3.4.1　进程控制函数 41

3.4.2　消息缓冲区管理函数 41

3.4　PVM并行程序开发环境简介 41

3.4.3　数据打包／解包函数 42

3.4.4　数据发送／接收函数 44

3.4.5　PVM控制台 45

参考文献 46

第4章　并行计算系统实例 47

4.1　PC机群集 47

4.2　曙光1000A 47

4.3　曙光2000 48

4.4　工作站群集系统 51

4.5　曙光3000 51

参考文献 52

4.6　曙光4000 52

第二篇　基础应用 54

第5章　矩阵运算的并行算法 54

5.1　矩阵乘法并行算法 54

5.1.1　并行算法设计 55

5.1.2　实验结果 60

5.2　QR分解并行算法 61

5.2.1　Givens约化的并行处理 62

5.2.2　群集系统中Givens约化的并行算法设计 64

5.2.3　算法分析 65

5.2.4　实验结果 66

5.3　矩阵求逆并行算法 68

5.3.2　算法分析 69

5.3.1　并行算法设计 69

5.3.3　实验结果 70

参考文献 70

第6章　快速傅里叶变换的并行算法 71

6.1　问题描述 71

6.2　FFT并行求解过程分析 73

6.3　并行算法描述 74

6.3.1　主进程的算法描述 74

6.3.2　子进程的算法描述 75

6.4　算法分析 76

6.4.1　串行算法分析 76

6.4.2　并行算法分析 76

6.5　算法的测试 77

参考文献 80

第7章　卷积的并行算法 81

7.1　卷积运算概论 81

7.2　基于SIMD模型的卷积并行算法 82

7.2.1　一些假设 82

7.2.2　基本数据变换操作 84

7.2.3　一维卷积设计与分析 85

7.2.4 维卷积设计与分析 86

7.2.5　小结 87

7.3　网络并行环境下的卷积并行算法 87

7.3.1　并行算法设计 88

7.3.2　并行算法分析 91

7.3.3　算法测试与分析 95

7.3.4　结论与算法程序的改进 98

参考文献 99

第8章　数字滤波的并行算法 100

8.1　基于逻辑环的IIR并行算法设计 100

8.1.1　IIR并行处理分析 100

8.1.2　并行算法设计 103

8.1.3　加速比和效率分析 105

8.1.4　测试结果及分析 107

8.2　基于LogP模型的FIR并行算法设计与实现 108

8.2.1　FIR分块并行算法 109

8.2.2　分块长度讨论 111

8.2.3　提前发送数据块的并行算法设计与分析 112

8.2.4　实验结果与结论 114

参考文献 116

第9章　离散余弦变换的并行算法 118

9.1　问题描述 118

9.2　并行求解分析 118

9.3　并行算法设计 120

9.4　算法分析 120

9.5　并行程序优化 122

9.6　测试结果及分析 123

9.7.1　动态负载平衡简介 124

9.7　动态负载平衡探讨 124

9.7.2　基于任务池的DCT并行计算实现 125

9.7.3　任务池实现的优化 126

参考文献 126

第10章　哈达玛变换的并行算法 127

10.1　问题求解分析 127

10.2　并行算法设计 129

10.3　计算与通信重叠的探讨 131

10.4　测试结果及分析 133

参考文献 135

11.1　小波变换的数学模型 136

11.1.1　连续小波变换 136

第11章　2D离散小波变换的并行算法 136

11.1.2　一维离散小波变换 137

11.1.3　二维离散小波变换 139

11.1.4　精确重构条件和小波基 140

11.2　网格多处理机上的2D离散小波变换 141

11.2.1　并行算法设计 142

11.2.2　并行算法中通信量的减少 143

11.2.3　算法分析 144

11.3　实验结果 146

参考文献 147

第12章　数字图像处理的并行算法 148

12.1　图像二值化 148

12.1.1　图像二值化算法 148

12.1.2　并行算法设计 149

12.1.3　算法分析 150

12.1.4　算法测试与结论 153

12.2　图像中值滤波 154

12.2.1　图像中值滤波算法 154

12.2.2　并行算法设计 154

12.2.3　算法分析 156

12.2.4　算法测试与结论 158

12.3　图像锐化 159

12.3.1　图像锐化算法 159

12.3.2　并行算法设计 160

12.3.3　算法分析 160

12.3.4　算法测试与结论 162

12.4　图像平滑 163

12.4.1　图像平滑算法 163

12.4.2　并行算法设计 164

12.4.3　算法分析 164

12.4.4　算法测试与结论 166

12.5　图像边缘检测 167

12.5.1　图像边缘检测算法 167

12.5.2　并行算法设计 168

12.5.3　算法分析 168

12.5.4　算法测试与结论 170

12.6　结论与改进 171

参考文献 172

第三篇　实际应用 174

第13章　并行算法在电磁散射中的应用 174

13.1　复杂目标电磁散射问题 174

13.1.1　串行快速多极子算法 176

13.1.2　串行多层快速多极子算法 176

13.2　并行快速多极子算法设计与分析 177

13.3　并行多层快速多极子算法设计与分析 178

13.4　测试结果及结论 181

13.4.1　并行快速多极子算法测试结果 181

13.4.2　并行多层快速多极子算法验证测试 181

13.4.3　结论 182

参考文献 183

第14章　并行算法在无线电波参数联合估计中的应用 184

14.1　参数联合估计算法的数学模型与求解 184

14.1.1　数学模型 184

14.1.2　模型求解 185

14.2　参数联合估计的串行算法 186

14.3　参数联合估计的并行算法设计 188

14.3.1　复数矩阵乘法的并行算法设计 189

14.3.2　复数矩阵求逆的并行算法设计 189

14.3.3　复共轭对称矩阵的特征值与特征向量求解的并行算法设计 190

14.3.4　并行算法设计 194

14.4　试验结果及结论 195

参考文献 196