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第一章 硬件并行设施1

1.1 计算机并行性的发展1

1.2 流水线并行原理3

1.3 多向量流水7

1.4 向量指令系统与向量汇编语言12

1.5 阵列与数据流方式16

1.6 多核芯片20

1.7 紧耦合多处理机22

1.8 松耦合多计算机27

1.9 集群30

1.10 单体巨型机34

1.11 复体巨型机40

1.12 源于小微巨型机的可伸缩性46

1.13 云计算平台54

第二章 语言并行机制58

2.1 VFORTRAN语言58

2.2 三元挑选符与下标对应规则61

2.3 向量函数62

2.4 向量过程65

2.5 流水线处理67

2.6 向量链接72

2.7 向量屏蔽74

2.8 数组运算82

2.9 PFORTRAN语言88

2.10 HPF语言91

2.11 BXC语言93

2.12 时序算子97

2.13 控制结构101

2.14 点对点通信103

2.15 并行程序设计106

第三章 显数据相关性的三种视图110

3.1 并行处理的三种粒度111

3.2 相关依赖等价条件下的并行处理113

3.3 单层赋值循环的适应性117

3.4 临时变量与归纳变量120

3.5 三种赋值与限制条件122

3.6 繁衍层次126

3.7 结合链同体链与年长顺序定理132

3.8 元素间的优先关系136

3.9 数据相关与输入相关139

第四章 语句视图与依赖片断144

4.1 语句间的相关依赖144

4.2 语句图与并行性判别148

4.3 解析判别法与非整除规则150

4.4 变序点154

4.5 A0型循环的层次片断158

4.6 计算实例161

4.7 A1型和A型循环的层次片断164

4.8 循环体的最简形式168

4.9 指令级的并行性171

4.10 加权汇编语句图174

第五章 变量视图179

5.1 坐标方法179

5.2 超平面方法193

5.3 相关分析方法203

5.4 图论方法213

5.5 统一的解析判别法222

5.6 拓扑排序228

5.7 临时数组与暂存语句231

5.8 改写算法237

第六章 元素视图246

6.1 以元素为结点的困难和片断的概念246

6.2 有待跨越的“鸿沟”248

6.3 判别准则250

6.4 判别举例253

6.5 等价类与R-P逆对所引起的暂存257

6.6 时序层次等价类的数学抽象260

6.7 结点的数学抽象262

6.8 循环间包含关系的直观含义264

6.9 生存带的胀缩266

6.10 包含关系的数学表示269

6.11 强化定理272

6.12 偏序结构275

6.13 比较判别法及其在循环体上的应用279

6.14 比较判别法在取值点集合上的应用285

6.15 元素视图A型算法全过程290

第七章 控制依赖向数据依赖的转换298

7.1 不定因素与参数集298

7.2 I0型循环及其闭体301

7.3 I0型循环的并行处理306

7.4 关于I0型循环并行的充要条件313

7.5 再识别算法316

7.6 再改写算法329

7.7 优化算法337

7.8 识别改写优化链344

7.9 两道例题演示I0型算法全过程358

第八章 多岔控制转移的结构化重构370

8.1 简单三岔控制转移370

8.2 三岔控制转移的完备形式378

8.3 程序变换应满足的集合方程381

8.4 〈t1，t2，m，t3，n〉型组合方式的嵌入载体384

8.5 〈t1，t2，t3，m，n〉型组合方式的嵌入载体390

8.6 〈t1，t2，t3，n，m〉型组合方式的嵌入载体395

8.7 程序变换目标程序的优化401

8.8 退化情形411

8.9 简单多岔控制转移416

8.10 简单多岔控制转移的并行处理419

8.11 多岔控制转移的完备形式422

8.12 双阶律424

8.13 完备形式多岔控制转移的结构化变换427

8.14 GN型计算实例430

8.15 结构化的多岔控制转移436

8.16 GNS型计算实例439

8.17 G型实现算法442

第九章 离散连通与简洁冗余455

9.1 离散层次的概念455

9.2 具有离散层次的A型循环的可并行性质462

9.3 向I0型循环的拓广467

9.4 时序层次离散性的判别方法471

9.5 一类简单的具有离散层次的A型循环477

9.6 一类简单的具有离散层次的I0型循环484

9.7 下标表达式单调变化的循环类492

9.8 下标表达式单调变化的例题498

9.9 反原形与拟离散性507

9.10 简洁循环与冗余循环的概念515

9.11 A型简洁循环与A型冗余循环518

9.12 同态定理521

9.13 向I0型循环的拓广526

9.14 向I1型和G型循环的拓广531

第十章 分部并行与循环分布543

10.1 从并行的本质把握分部并行543

10.2 分部并行的两种手段545

10.3 循环分布与局部并行549

10.4 从元素视图考查循环分布552

10.5 语句团554

10.6 语句团顺序558

10.7 语句团的复杂组合562

10.8 孤立非线性下标“奇异”团566

10.9 向控制结构的分布570

10.10 向句内成分的分布575

10.11 其他“奇异”现象举例580

第十一章 变序点分割587

11.1 先分布后分割587

11.2 变序点概念的精确描述594

11.3 第一类实变序点599

11.4 第二类实变序点601

11.5 第三类实变序点604

11.6 变序点的重叠608

11.7 变序点的组合614

11.8 变序点的萎缩626

11.9 控制结构的变序点分割630

11.10 综合实例636

第十二章 递归分割与并行划分644

12.1 递归关系及其对并行性的否定644

12.2 循环中递归的成因647

12.3 递归的分割651

12.4 等长递归分割算法655

12.5 变长的递归分割661

12.6 完善的关键边组析取算法666

12.7 全程递归分割算法670

12.8 片断分割与稳态目标搜索算法674

12.9 片断递归分割算法678

12.10 片断递归分割举例681

12.11 控制结构的递归分割688

12.12 并行划分中的次序与迭代视图698

12.13 迭代结点与并行划分举例700

第十三章 向多重循环的拓广703

13.1 多重循环的最内层循环703

13.2 多重A型循环706

13.3 多重层次片断定理711

13.4 多重I0型循环716

13.5 多重I1型和G型循环723

13.6 多重循环的数组化726

第十四章 并行死锁的静态检测731

14.1 预备知识732

14.2 MPI同步通信死锁检测基本理论739

14.3 MPI同步通信顺序模型死锁静态检测算法753

14.4 比例方程组与MPI同步通信静态死锁检测759

14.5 死锁检测算法实现与基于素数序列的哈希表性能优化767

14.6 MPI同步通信嵌套循环模型死锁检测772

14.7 全节点空间MPI同步通信死锁检测779

14.8 MPICH同步通信程序死锁判定框架性算法788

14.9 结论795

附录一从“银河”到“天河”797

附录二 对范植华并行处理理论与工程成果的专家评价802

参考文献809