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第一章并行分布式计算与并行化编译系统1

1．1 并行分布式计算机系统1

1．1．1 需要_大型科学与工程计算1

1．1．2提高计算机系统性能的基本途径3

1．1．3几种基本的并行结构4

1．2 并行性与并行计算8

1．2．1 并行计算举例8

1．2．2 并行处理8

1．2．3 并行性10

1．3 并行分布式程序设计14

1．3．1 一般程序设计14

1．3．2 并行分布式程序设计的一般过程16

1．3．3 并行分布式程序的特点17

1．3．4 并行程序设计的特殊困难19

1．3．5 并行程序设计的基本问题与基本途径20

1．4 并行程序设计语言的一般特性21

1．4．1 总体设计时必须要考虑的问题21

1．4．2 并行程序设计语言特性25

1．5 自动并箸划分与并行化编译27

1．5．1 自动并行划分的目标与任务27

1．5．2 并行化编译的基本问题29

本章小结31

习题与思考题32

2．1 并行计算模型与并行语义34

第二章并行计算模型34

2．1．1 转移系统35

2．1．2 Mazurkiewicz Trace 语言36

2．1．3 事件结构38

2．1．4 异步转移系统42

2．1．5 语义问题42

2．2 数据驱动（并行计算）模型43

2．2．1 模型43

2．2．2 预备知识44

2．2．3 主要定理45

2．3．1 并行度及其概示图51

2．3 并行性的度量51

2．3．2 调和平均性能52

2．4 数据驱动模型下的加速比估计式53

2．4．1 复杂性度量54

2．4．2 不考虑通信开销时的加速比估计式54

2．5 考虑通信开销时的加速比估计式58

2．5．1 模型58

2．5．2 加速比估计式58

2．5．3 几点结论60

本章小结61

习题与思考题62

3．1 并行分解概论63

3．1．1 并行分解问题的提出63

第三章程序并行化的一般理论63

3．1．2 并行性的分级64

3．1．3 并行分解的困难性66

3．1．4 并行分解的一般原则68

3．1．5 经验与启发71

3．2 图的最优划分73

3．2．1 数学模型——化为分配问题73

3．2．2 构造初始分配算法75

3．2．3 最优分配算法76

3．2．4 不保证子图连通的划分算法77

3．2．5 确保子图连通的算法78

3．2．6 推广79

3．2．7 实例80

3．3 相关图的划分85

3．3．1 问题的提出85

3．3．2 问题的解决途径87

3．4 DO—LOOP的并行划分91

3．4．1 DO—LOOP语句91

3．4．2 层次相关图92

3．5 具有约束条件的相关方程的解97

3．5．1 一维情形97

3．5．2 多维情形100

3．5．3 线性函数的上下界102

3．6．1 强并行划分算法105

3．6 强并行划分105

3．6．2 相关区域的确定106

3．6．3 相关链接图的构造108

3．6．4 并行划分与程序重构109

3．6．5 迭代变量可分离情形的DO并行划分113

3．7 弱并行划分问题与超平面法116

3．7．1超平面法原理116

3．7．2 通信费用最小的划分117

3．8 线性变换法123

3．8．1数学模型123

3．8．2静态分解128

3．9．1 初等变换136

3．9 循环变换与并行优化136

3．9．2 么模变换的性质与循环变换139

3．9．3 特殊情况143

3．9．4 适当么模变换的存在性146

3．10 迭代空间的分块151

3．10．1问题与定义151

3．10．2实现152

3．10．3非正方形迭代空间的分块154

3．11 同态变换法155

3．11．1理论156

3．11．2算法159

3．12 启发式搜索法166

本章小结170

习题与思考题171

第四章算法映射173

4．1算法结构与系统结构的匹配173

4．1．1 问题的提法173

4．1．2 网络拓扑判别准则175

4．1．3 常见的几种规则网络拓扑176

4．2 网络构到超立方结构的映射180

4．2．1 拓扑映射180

4．2．2 环映射到超立方结构181

4．2．3 网映射到超立方结构182

4．2．4 二维网结构映射的改进方法183

4．3．1 双根二叉完全树到超立方的映射187

4．3 树结构到超立方结构的映射187

4．2．5多维网格情形187

4．3．2 三叉完全树的映射190

4．3．3 四叉完全树的映射192

4．4 任意二叉树到超立结构的映射195

4．4．1 概念与记号195

4．4．2 算法描述197

4．4．3 镜象折叠算法201

本章小结206

第五章程序并行化的实现209

5．1 程序并行化一般过程209

5．1．1 引论209

5．1．2 HZPARA的总体框架210

5．1．3 HZPARA中相关分析器的结构212

5．2程序的过程调用图——CALL图218

5．2．1 基本概念218

5．2．2 简章CALL图的构造219

5．2．3 基本CALL图的相关分析221

5．3 过程作为参数时CALL图的构造224

5．4 程序的中间表示及其构造230

5．4．1 基本概念231

5．4．2 程序PDG图及其构造234

5．4．3 程序的系统相关图SDG241

5．5 程序的局部相关分析242

5．5．1 基本概念和定义243

5．5．2 程序的局部数据相关分析244

5．6 程序的全局相关分析247

5．6．1 过程调和用参数的处理247

5．6．2 别名变量对的检测与处理251

5．6．3 程序的全局相关优化256

5．8 具有分支结构程序的相关分析270

5．8．1 基本术语——任务流图和相关关系271

5．8．2 任务的可执行条件273

5．8．3 算法及实例279

本章小结284

习题与思考题284

6．1 并行操作系统支持概论287

第六章并行操作系统支持287

6．1．1 PARAGON OSF/1的总体结构288

6．1．2 PARAGON OSF/1的文件系统290

6．1．3 结点分区的划分与作业调度290

6．1．4 用户与应用接口291

6．1．5 PARAGON OSF/1的设计思想和特点292

6．2 Mach微核设计思想293

6．2．1 Mach 产生的背景及其设计目标293

6．2．2 Mach 的主要设计思想294

6．2．3 Mach 的总体结构295

6．2．4 处理器管理与分配策略298

6．2．6 进程通信299

6．2．5 任务与线程的调度299

6．2．7 进一步的新发展301

6．3 超立方结构上的作业调度302

6．3．1 斟本概念303

6．3．2 可抢占调度304

6．3．3 最小完成时间的调度306

6．3．4 不可抢占调度309

6．4．1 引论310

6．4．2 进程动态调度模型与主要问题311

6．4．3 几种主要负荷平衡策略314

6．5 HAPARA 进程调度318

6．5．1 引言318

6．5．2 进程静态调度模型319

6．5．3 分配策略320

6．5．4 分配算法322

6．5．5 推广到相关驱动图的情形328

6．5．6 推广到一般拓扑结构的计算机系统329

6．5．7 应用到动态进程调度策略329

6．6 映射启发调度329

本章小结336

第七章并行程序设计环境与工具338

7．1 并行程序设计环境与工具概论338

7．1．1 各个抽象级并行性的特点与控掘方法338

7．1．2 并行程序开发过程（生存周期）中的工具环境的一般特点339

7．1．3 当前商用并行程序设计工具与环境的一般特点340

7．2 数据分解语言HPF简介343

7．2．1 HPF设计背影343

7．2．2 HPF概况345

7．2．3 数据对准（ALIGN）与分布（DISTRIBUTE）指示346

7．2．4 数据并行语句与指示349

7．2．5 展望351

7．3 性能监控与分析工具352

7．3．1 Paraide的总体结构352

7．3．2 Paraide的设计思想354

7．4 并行程序设计方法展望356

本章小结358

参考文献359