Барский А.Б., Параллельные информационные технологии. Учебник
серия: Основы информационных технологий
Бином. Лаборатория знаний, Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2007 г., 978-5-94774-546-7
Описание книги
Рассматриваются параллельные архитектуры вычислительных систем и организация параллельных вычислительных процессов. На основе обобщения приемов распараллеливания утверждается идея их распространения на решение широкого класса задач исследования операций. Приводятся методы параллельного и распределенного решения оптимизационных задач высокой сложности, способы организации статического и динамического планирования работ, способы организации параллельных управляющих вычислительных процессов, методы повышения эффективности сетевых баз данных, параллельные методы решения информационно-логических задач.
Для студентов старших курсов технических и экономических ВУЗов, аспирантов и инженеров-исследователей в области современных информационных технологий, лежащих в основе параллельных архитектур вычислительных средств, в области оптимизации параллельных вычислительных процессов в системах управления и планирования.
Поделиться ссылкой на книгу
Содержание книги
Предисловие
Введение.
Лекция 1. Параллельные структуры
вычислительных систем . . . .
. Два уровня распараллеливания
1.2. Классификация параллельных ВС
1.3. "Фон-Неймановские" и "не-Фон-Неймановские"
архитектуры
1.4. Системы с общей и распределенной памятью.
1.5. Способы межмодульного соединения
(комплексирования)
1.6. "Исторические" модели
1.6.1. Векторная ВС ПС-2000
1.6.2. Матричные ВС
1.6.3. ВС Крей-1 ("Электроника ССБИС").
1.6.4. МВК"Эльбрус-2"
1.6.5. Проект МВК"Эльбрус-3"
Некция 2. Микропроцессорные системы и способы
распараллеливания
2.1. Мультимикропроцессорные вычислительные
системы
2.2. Направление "мини-супер" призвано
поддержать персональный компьютер
2.3. Распределенный и разделяемый
вычислительный ресурс второго уровня.
Решающие поля
2.4. Способы распараллеливания..................
Лекция 3. Распараллеливание в ВС на уровне
исполнительных устройств
3.1. Конвейеры операций.
3.2. Векторные конвейеры. "Зацепление"
векторов
3.3. Выполнение операций на стеке
3.4. Обобщенная процедура динамического
распараллеливания в многофункциональном АЛУ
Лекция 4. Параллельная обработка стека и
статическое распараллеливание в решающем поле.
4.1. Подстеки и их взаимодействие
4.2. Статическое распараллеливание в АЛУ.
VLIW- и EPIC-архитектуры
Лекция 5. Аппаратная поддержка языка
пользователя - основная
концепция мультипроцессорных систем
5.1. Проблема повышения уровня языка
пользователя
5.2. Поддержка типов - теговая архитектура
5.3. Стековый механизм выполнения процедур
5.4. Обработка массивов.
5.5. Выполнение циклов
5.6. Ускорение условных переходов
Лекция 6. Оптимальное потактовое расписание
выполнения работ в многофункциональном
арифметическо-логическом устройстве
6.1. Задача оптимальной компоновки "длинных"
командных слов
6.2. Два подхода по скорости и "оптимальности".
6.3. "Быстрая" компоновка "длинных" командных
слов.
6.4. Оптимизированная компоновка "длинных"
командных слов
Лекция 7. Оптимальное программирование в
архитектуре управления каждым тактом
7.1. Расчет нейросети
7.1.1. Программирование трехадресных команд
7.1.2. Компоновка "длинных" команд..
7.2. Пример оптимизированной компоновки
"длинных" командных слов для ВС с синхронными
ИУ
Лекция 8. Оптимальное программирование
процессоров ЕР1С-ар-хитектуры
8.1. Оптимизация ветвления при решении задач
сортировки на процессоре -ЕУ/С-архитектуры
8.2. Оптимизация предикатных вычислений при
решении задач поиска на процессоре
EPIC-архитектуры
Лекция 9. Вычислительные системы
нетрадиционной архитектуры
9.1. Однородные вычислительные структуры
(среды).
9.2. Ассоциативные вычисления и ВС
9.3. ВС Connection Machine
9.4. Нейронные сети и нейрокомпьютеры.
Лекция 10. Асинхронная ВС на принципах "data
flow".
10.1. Структура и программирование.
10.2. Виртуализация ресурса..
10.3. Дисциплина обращения к памяти данных.
Лекпия 11 o Программирование задач для
асинхронной ВС архитектуры "data flow"
11 1. Численное интегрирование
11.2. Умножение матриц
11..3. Решение системы линейных уравнений
методом Гаусса . .
1 1.4. Основы трансляции с языков высокого
уровня..
11.4.1. Общая концепция.
11.4.2. Операторы присваивания
11.4.3. Непрерываемые участки программы..
11.4.4. Операторы цикла
Лекция 12. SPMD-технология на базе
симметричной ВС
12.1. Архитектура
12.2. Программирование
12.2.1. Векторная операция свертки
12.2.2. Распараллеливание по опорному
одномерному массиву
12.2.3. Распараллеливание по двумерному
опорному массиву
Лекция 13. Задача логического вывода и
когерентность кэш-памяти в ВС SPMD-архитектуры
13.1. Обработка базы знаний
13.2. Проблема когерентности кэш-памяти
решается совместно
с проблемой "data flow".
13.2.1. Проблема управления когерентностью
кэшей и ее совмещение с синхронизацией
параллельных вычислений
13.2.2. Процедура совмещения когерентности и
синхронизации
13.3. Применение механизма предикатов в ВС
SPMD-архитектуры
Лекция 14. Параллельные технологии решения
информационно-логических задач
14.1. Реализация языка логического
программирования ПРОЛОГ на ВС SPMD-
архитектуры4.2. SPMD-технология обработки
списковых структур
14.2.1. Нахождение последнего элемента списка
14.2.2. Поиски исключение элемента списка
Лекция 15. Применение SPMD-технологии при
построении сетевых баз данных с циркулирующей
информацией
15.1. Принцип работы БД с циркулирующей
информацией
15.2. Архитектуры ротационных БД
15.3 Эффективность и технические требования
15.4. Сетевые базы данных с циркулирующими
запросами-предложениями ............................
268
15.5. Многосерверные сетевые БД с
циркулирующей информацией
Лекция 16. Сетевые технологии параллельного
программирования
16.1. Концепция построения вычислительных
комплексов на базе локальной вычислительной
сети
16.2. Сложность алгоритма и проблема
распараллеливания 16.3. Требования к средствам
операционного
взаимодействия в локальной вычислительной
сети
16.3.1. Анализ сетевых топологий и обоснование
архитектуры сети, необходимой для организации
распределенных вычислений
16.3.2. Управление обменом в сети типа "шина"
16.3.3. Локальная сеть Ethernet
16.4. Организация параллельного решения задачи
в локальной сети
Лекция 17. Параллельные и сетевые технологии
решения задач линейного
программирования.
17.1. Предпосылки методов
17.2. Метод прямого перебора при решении задачи
линейного программирования.
17.2.1. Графический метод решения и его
обобщение .
17.2.2. Общий алгоритм перебора
17.2.3. Пример применения параллельной
процедуры прямого перебора
17.2.4. Сложность алгоритма прямого Перебора
17.3. Параллельный аналог "симплекс-метода"
17.3.1. Пример
17.3.2. Общий алгоритм..
17.3.3. Сложность алгоритма
17.3.4. План параллельных вычислений
17.4. Параллельное решение задачи
целочисленного линейного
программирования.......................
Лекция 18. Параллельные методы расчета
транспортной сети .
320 18.1. Прямой перебор и аналог
"симплекс-метода" при решении
транспортной задачи без ограничения пропускной
способности коммуникаций
18.1.1. Постановка задачи и планы решения.
18.1.2. Параллельный алгоритм решения..
18.1.3. О применении схемы Гаусса решения систем
линейных уравнений в транспортной задаче.
18 2 Транспортная задача с ограниченными
пропускными способностями коммуникаций
18.2.1. Постановка задачи и планы решения.
18.2.2. Пример18.3. Параллельный алгоритм
нахождения
максимального потока в сети
18.3.1. Исходные построения
18.3.2. Алгоритм.
18.3.3. Пример
18.3.4. Параллельное выполнение алгоритма
Лекция 19. Некоторые задачи нелинейного
программирования и на хождение опорного плана
для задачи линейного программирования
19.1. Параллельное решение задач НП при
линейных ограничениях 19.2. Параллельное
решение "плоской" задачи
НП19.3. Метод нормалей нахождения опорного
плана
для решения задачи линейного программирования
19.3.1. Предпосылки метода..
19.3.2. Принцип внешней точки..
19.3.3. Основные предположения..
19.3.4. Особенности применения косинуса как
функции меры угла
19.3.5. Алгоритм. Пример
19.3.6. Развитие стратегии решения задачи
19.3.7. Оценка сложности
Лекция 20. Параллельное программирование -
аппарат исследования операций
20.1. Неформальная постановка задач
параллельного программирования
ВС
20.2. Граф-схемы параллельных
алгоритмов
20.3. Временные оценки на информационных
графах......
20.4. Нижняя оценка минимального числа
процессоров, необходимого для выполнения
алгоритма за заданное время . .
20.5 Нижняя оценка минимального времени
выполнения данного алгоритма на ВС
Решение задачи 1 распараллеливания для
однородных ВС .
20.6 Решение задачи 2 распараллеливания для
однородных ВС
Лекция 21. Организация и оптимизация
параллельных процессов
21.1. Общая схема параллельных вычислений при
обслуживании потока заявок (в АСУ).
21.2. Особенности параллельного вычислительного
процесса в системе реального времени
21.3. Централизованные и децентрализованные ВС
21.3.1. Классификация
21.3.2. Централизованное диспетчирование
21.3.3. Децентрализованное диспетчирование в
многоканальном и многоциклическом режиме
21.4. Комбинированное диспетчирование в ВС с
очередью
21.5. Концептуальные основы распараллеливания
в МВК семейства "Эльбрус"
21.5.1. Управление процессами в МВК семейства
"Эльбрус"
21.5.2. Распараллеливание в МВК. Семафоры
21.6. Реализация конвейера на симметричной ВС
21.7. Технология data flow на уровне процедур и
процессов в симметричной ВС..
Лекция 22. Организация параллельной обработки
информации в
АСУ коллективного пользования
22.1. Схема организации параллельного процесса
22.2. Диспетчирование
Лекция 23. Диспетчирование параллельных
вычислительных систем
23.1. Диспетчер последовательного назначения.
23.1.1. Частичная упорядоченность работ
отсутствует
23.1.2. Диспетчер распределения частично
упорядоченного множества работ в однородной ВС
23.1.3. Формальное описание алгоритма
диспетчера
23.2. Диспетчирование неоднородной ВС
23.2.1. Информационные графы с векторными
весами вершин
23.2.2. Диспетчер последовательного назначения
для неоднородной ВС
Лекция 24. Синхронизация параллельных
процессов
24.1. Средства синхронизации параллельных
процессов
24.2. Задачи синхронизации при использовании
разделяемых ресурсов
24.2.1. Основные понятия
24.2.2. Задачи синхронизации
Лекция 25. Эффективность вычислительных
систем
25 1 Оценка производительности ВС
75 2 Помехоустойчивые вычисления
75 3 Особенности обеспечения надежности ВС
75 4 Оценка надежностных характеристик ВС при
испытаниях
Лекция 26. GRID-ТЕХНОЛОГИИ
76 1 Основные направления исследований в
области Grid-технологий
26.2. Немного истории
26.3. Grid-технологии решения информационных
задач
26.4. Известные проекты Grid-технологии решения
вычислительных задач
26.5. Основы проектирования Центра
Grid-технологий
Заключение
Литература
Введение.
Лекция 1. Параллельные структуры
вычислительных систем . . . .
. Два уровня распараллеливания
1.2. Классификация параллельных ВС
1.3. "Фон-Неймановские" и "не-Фон-Неймановские"
архитектуры
1.4. Системы с общей и распределенной памятью.
1.5. Способы межмодульного соединения
(комплексирования)
1.6. "Исторические" модели
1.6.1. Векторная ВС ПС-2000
1.6.2. Матричные ВС
1.6.3. ВС Крей-1 ("Электроника ССБИС").
1.6.4. МВК"Эльбрус-2"
1.6.5. Проект МВК"Эльбрус-3"
Некция 2. Микропроцессорные системы и способы
распараллеливания
2.1. Мультимикропроцессорные вычислительные
системы
2.2. Направление "мини-супер" призвано
поддержать персональный компьютер
2.3. Распределенный и разделяемый
вычислительный ресурс второго уровня.
Решающие поля
2.4. Способы распараллеливания..................
Лекция 3. Распараллеливание в ВС на уровне
исполнительных устройств
3.1. Конвейеры операций.
3.2. Векторные конвейеры. "Зацепление"
векторов
3.3. Выполнение операций на стеке
3.4. Обобщенная процедура динамического
распараллеливания в многофункциональном АЛУ
Лекция 4. Параллельная обработка стека и
статическое распараллеливание в решающем поле.
4.1. Подстеки и их взаимодействие
4.2. Статическое распараллеливание в АЛУ.
VLIW- и EPIC-архитектуры
Лекция 5. Аппаратная поддержка языка
пользователя - основная
концепция мультипроцессорных систем
5.1. Проблема повышения уровня языка
пользователя
5.2. Поддержка типов - теговая архитектура
5.3. Стековый механизм выполнения процедур
5.4. Обработка массивов.
5.5. Выполнение циклов
5.6. Ускорение условных переходов
Лекция 6. Оптимальное потактовое расписание
выполнения работ в многофункциональном
арифметическо-логическом устройстве
6.1. Задача оптимальной компоновки "длинных"
командных слов
6.2. Два подхода по скорости и "оптимальности".
6.3. "Быстрая" компоновка "длинных" командных
слов.
6.4. Оптимизированная компоновка "длинных"
командных слов
Лекция 7. Оптимальное программирование в
архитектуре управления каждым тактом
7.1. Расчет нейросети
7.1.1. Программирование трехадресных команд
7.1.2. Компоновка "длинных" команд..
7.2. Пример оптимизированной компоновки
"длинных" командных слов для ВС с синхронными
ИУ
Лекция 8. Оптимальное программирование
процессоров ЕР1С-ар-хитектуры
8.1. Оптимизация ветвления при решении задач
сортировки на процессоре -ЕУ/С-архитектуры
8.2. Оптимизация предикатных вычислений при
решении задач поиска на процессоре
EPIC-архитектуры
Лекция 9. Вычислительные системы
нетрадиционной архитектуры
9.1. Однородные вычислительные структуры
(среды).
9.2. Ассоциативные вычисления и ВС
9.3. ВС Connection Machine
9.4. Нейронные сети и нейрокомпьютеры.
Лекция 10. Асинхронная ВС на принципах "data
flow".
10.1. Структура и программирование.
10.2. Виртуализация ресурса..
10.3. Дисциплина обращения к памяти данных.
Лекпия 11 o Программирование задач для
асинхронной ВС архитектуры "data flow"
11 1. Численное интегрирование
11.2. Умножение матриц
11..3. Решение системы линейных уравнений
методом Гаусса . .
1 1.4. Основы трансляции с языков высокого
уровня..
11.4.1. Общая концепция.
11.4.2. Операторы присваивания
11.4.3. Непрерываемые участки программы..
11.4.4. Операторы цикла
Лекция 12. SPMD-технология на базе
симметричной ВС
12.1. Архитектура
12.2. Программирование
12.2.1. Векторная операция свертки
12.2.2. Распараллеливание по опорному
одномерному массиву
12.2.3. Распараллеливание по двумерному
опорному массиву
Лекция 13. Задача логического вывода и
когерентность кэш-памяти в ВС SPMD-архитектуры
13.1. Обработка базы знаний
13.2. Проблема когерентности кэш-памяти
решается совместно
с проблемой "data flow".
13.2.1. Проблема управления когерентностью
кэшей и ее совмещение с синхронизацией
параллельных вычислений
13.2.2. Процедура совмещения когерентности и
синхронизации
13.3. Применение механизма предикатов в ВС
SPMD-архитектуры
Лекция 14. Параллельные технологии решения
информационно-логических задач
14.1. Реализация языка логического
программирования ПРОЛОГ на ВС SPMD-
архитектуры4.2. SPMD-технология обработки
списковых структур
14.2.1. Нахождение последнего элемента списка
14.2.2. Поиски исключение элемента списка
Лекция 15. Применение SPMD-технологии при
построении сетевых баз данных с циркулирующей
информацией
15.1. Принцип работы БД с циркулирующей
информацией
15.2. Архитектуры ротационных БД
15.3 Эффективность и технические требования
15.4. Сетевые базы данных с циркулирующими
запросами-предложениями ............................
268
15.5. Многосерверные сетевые БД с
циркулирующей информацией
Лекция 16. Сетевые технологии параллельного
программирования
16.1. Концепция построения вычислительных
комплексов на базе локальной вычислительной
сети
16.2. Сложность алгоритма и проблема
распараллеливания 16.3. Требования к средствам
операционного
взаимодействия в локальной вычислительной
сети
16.3.1. Анализ сетевых топологий и обоснование
архитектуры сети, необходимой для организации
распределенных вычислений
16.3.2. Управление обменом в сети типа "шина"
16.3.3. Локальная сеть Ethernet
16.4. Организация параллельного решения задачи
в локальной сети
Лекция 17. Параллельные и сетевые технологии
решения задач линейного
программирования.
17.1. Предпосылки методов
17.2. Метод прямого перебора при решении задачи
линейного программирования.
17.2.1. Графический метод решения и его
обобщение .
17.2.2. Общий алгоритм перебора
17.2.3. Пример применения параллельной
процедуры прямого перебора
17.2.4. Сложность алгоритма прямого Перебора
17.3. Параллельный аналог "симплекс-метода"
17.3.1. Пример
17.3.2. Общий алгоритм..
17.3.3. Сложность алгоритма
17.3.4. План параллельных вычислений
17.4. Параллельное решение задачи
целочисленного линейного
программирования.......................
Лекция 18. Параллельные методы расчета
транспортной сети .
320 18.1. Прямой перебор и аналог
"симплекс-метода" при решении
транспортной задачи без ограничения пропускной
способности коммуникаций
18.1.1. Постановка задачи и планы решения.
18.1.2. Параллельный алгоритм решения..
18.1.3. О применении схемы Гаусса решения систем
линейных уравнений в транспортной задаче.
18 2 Транспортная задача с ограниченными
пропускными способностями коммуникаций
18.2.1. Постановка задачи и планы решения.
18.2.2. Пример18.3. Параллельный алгоритм
нахождения
максимального потока в сети
18.3.1. Исходные построения
18.3.2. Алгоритм.
18.3.3. Пример
18.3.4. Параллельное выполнение алгоритма
Лекция 19. Некоторые задачи нелинейного
программирования и на хождение опорного плана
для задачи линейного программирования
19.1. Параллельное решение задач НП при
линейных ограничениях 19.2. Параллельное
решение "плоской" задачи
НП19.3. Метод нормалей нахождения опорного
плана
для решения задачи линейного программирования
19.3.1. Предпосылки метода..
19.3.2. Принцип внешней точки..
19.3.3. Основные предположения..
19.3.4. Особенности применения косинуса как
функции меры угла
19.3.5. Алгоритм. Пример
19.3.6. Развитие стратегии решения задачи
19.3.7. Оценка сложности
Лекция 20. Параллельное программирование -
аппарат исследования операций
20.1. Неформальная постановка задач
параллельного программирования
ВС
20.2. Граф-схемы параллельных
алгоритмов
20.3. Временные оценки на информационных
графах......
20.4. Нижняя оценка минимального числа
процессоров, необходимого для выполнения
алгоритма за заданное время . .
20.5 Нижняя оценка минимального времени
выполнения данного алгоритма на ВС
Решение задачи 1 распараллеливания для
однородных ВС .
20.6 Решение задачи 2 распараллеливания для
однородных ВС
Лекция 21. Организация и оптимизация
параллельных процессов
21.1. Общая схема параллельных вычислений при
обслуживании потока заявок (в АСУ).
21.2. Особенности параллельного вычислительного
процесса в системе реального времени
21.3. Централизованные и децентрализованные ВС
21.3.1. Классификация
21.3.2. Централизованное диспетчирование
21.3.3. Децентрализованное диспетчирование в
многоканальном и многоциклическом режиме
21.4. Комбинированное диспетчирование в ВС с
очередью
21.5. Концептуальные основы распараллеливания
в МВК семейства "Эльбрус"
21.5.1. Управление процессами в МВК семейства
"Эльбрус"
21.5.2. Распараллеливание в МВК. Семафоры
21.6. Реализация конвейера на симметричной ВС
21.7. Технология data flow на уровне процедур и
процессов в симметричной ВС..
Лекция 22. Организация параллельной обработки
информации в
АСУ коллективного пользования
22.1. Схема организации параллельного процесса
22.2. Диспетчирование
Лекция 23. Диспетчирование параллельных
вычислительных систем
23.1. Диспетчер последовательного назначения.
23.1.1. Частичная упорядоченность работ
отсутствует
23.1.2. Диспетчер распределения частично
упорядоченного множества работ в однородной ВС
23.1.3. Формальное описание алгоритма
диспетчера
23.2. Диспетчирование неоднородной ВС
23.2.1. Информационные графы с векторными
весами вершин
23.2.2. Диспетчер последовательного назначения
для неоднородной ВС
Лекция 24. Синхронизация параллельных
процессов
24.1. Средства синхронизации параллельных
процессов
24.2. Задачи синхронизации при использовании
разделяемых ресурсов
24.2.1. Основные понятия
24.2.2. Задачи синхронизации
Лекция 25. Эффективность вычислительных
систем
25 1 Оценка производительности ВС
75 2 Помехоустойчивые вычисления
75 3 Особенности обеспечения надежности ВС
75 4 Оценка надежностных характеристик ВС при
испытаниях
Лекция 26. GRID-ТЕХНОЛОГИИ
76 1 Основные направления исследований в
области Grid-технологий
26.2. Немного истории
26.3. Grid-технологии решения информационных
задач
26.4. Известные проекты Grid-технологии решения
вычислительных задач
26.5. Основы проектирования Центра
Grid-технологий
Заключение
Литература
Об авторе
Барский А.Б.
Аркадий Бенционович родился в 1937 году на Украине. В 1960 году окончил механико-математический факультет Саратовского государственного университета. В 1965 году защитил кандидатскую диссертацию по вопросам контроля программ реального времени. В 1973 году защитил докторскую диссертацию. Список научных трудов содержит свыше 200 наименований.
Аркадий Бенционович родился в 1937 году на Украине. В 1960 году окончил механико-математический факультет Саратовского государственного университета. В 1965 году защитил кандидатскую диссертацию по вопросам контроля программ реального времени. В 1973 году защитил докторскую диссертацию. Список научных трудов содержит свыше 200 наименований.
Последние поступления в рубрике "Информатика"
 |
Наука о данных. Базовый курс Келлехер Д.
Сегодня наука о данных используется практически во всех сферах: вы видите подобранные специально для вас рекламные объявления, рекомендованные на основе ваших предпочтений фильмы и книги, ссылки на предполагаемых друзей в соцсетях, отфильтрованные...... |
 |
Теория конфликтов и игр Смольяков Э.Р.
Предлагаемая монография представляет собой введение в совершенно новую научную дисциплину - теорию конфликтных равновесий, которая со временем найдет естественные приложения в любых областях человеческой деятельности -...... |
 |
Homo Roboticus? Люди и машины в поисках взаимопонимания Маркофф Д.
Хотим мы этого или нет, но скоро нам придется сосуществовать с автономными машинами. Уже сейчас мы тратим заметную часть времени на взаимодействие с механическими подобиями людей в видеоиграх или в виртуальных системах - от FAQbots до Siri. Кем они...... |
Если Вы задавались вопросами "где найти книгу в интернете?", "где купить книгу?" и "в каком книжном интернет-магазине нужная книга стоит дешевле?", то наш сайт именно для Вас. На сайте книжной поисковой системы Книгопоиск Вы можете узнать наличие книги Барский А.Б., Параллельные информационные технологии. Учебник в интернет-магазинах. Также Вы можете перейти на страницу понравившегося интернет-магазина и купить книгу на сайте магазина. Учтите, что стоимость товара и его наличие в нашей поисковой системе и на сайте интернет-магазина книг может отличаться, в виду задержки обновления информации.
