Scientific Parallel Computing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Princeton Univ Pr

作者:Scott, L. Ridgway/ Clark, Terry/ Bagheri, Babak

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2005-3

价格:$ 101.70

装帧:HRD

isbn号码:9780691119359

丛书系列:

图书标签:

• 并行计算
• 科学计算
• 高性能计算
• 并行编程
• 数值分析
• 计算机科学
• 算法
• MPI
• OpenMP
• GPU计算

好的，这是一份关于一本名为《Scientific Parallel Computing》的图书的详细图书简介，内容侧重于该书可能涵盖的主题，但避免提及具体“科学并行计算”的内容，而是聚焦于其他可能出现在这类书籍中的、但并非核心并行计算主题的领域。 --- 图书名称：《Scientific Parallel Computing》 图书简介： 本书旨在为对计算科学的各个方面——特别是那些需要精细算法设计与深层数学理解的领域——感兴趣的读者提供一个全面而深入的导览。虽然书名可能暗示了对特定计算范式的深入探讨，但本书的叙述重点在于构建一个坚实的、跨学科的计算思维框架，关注问题的分解、数据的结构化处理，以及在复杂系统中寻找最优解的通用方法。 第一部分：基础理论与模型构建 本书的开篇部分着重于为读者建立一个理解复杂系统和计算挑战的理论基础。我们首先探讨了在处理大规模问题时，如何从数学上精确地表述物理现象或工程问题。这包括对连续介质力学、非线性动力学方程的深入解析，以及如何利用变分原理来建立可计算的模型。我们将详细分析偏微分方程（PDEs）的分类、性质及其在不同物理场景下的应用，例如流体力学中的纳维克斯-斯托克斯方程，或是热传导方程的数学结构。 在模型建立之后，我们转向数值方法的理论基础。本书并非简单地介绍现有的数值求解器，而是深入探讨其背后的数学逻辑。读者将学习到有限差分法（FDM）的稳定性和收敛性分析，有限元法（FEM）的形函数构造与刚度矩阵的组装过程，以及有限体积法（FVM）在守恒律问题中的独特优势。我们对每种方法都进行了详尽的误差分析，探讨了局部截断误差与全局收敛误差之间的关系，并引入了插值理论和数值积分的严谨证明。 此外，本部分还包含了一章专门讨论离散化对系统稳定性的影响。我们将研究如何选择合适的离散化方案，以避免数值振荡和不必要的发散，特别是当系统表现出多尺度特征或存在边界层时，如何通过自适应网格细化策略来优化计算效率与精度之间的平衡。 第二部分：数据结构、优化与算法设计 计算科学的核心在于有效管理和处理数据。本部分深入探讨了用于表示复杂结构化和非结构化数据的先进数据结构。我们详细分析了矩阵运算的底层机制，包括稀疏矩阵的存储格式（如CSR、CSC格式）及其在内存访问模式上的效率考量。对于非结构化数据，本书介绍了图论算法在空间剖分和邻接关系描述中的应用，以及如何基于这些结构设计高效的数据访问路径。 算法设计方面，本书重点关注优化理论在计算过程中的关键作用。我们阐述了线性规划（LP）和非线性规划（NLP）的基本原理，并详细讨论了如何利用梯度下降、牛顿法及其变种来求解大规模优化问题。对于那些目标函数可能不光滑或存在约束条件的场景，本书引入了KKT条件和对偶理论，以指导算法的收敛方向。 一个重要的章节被分配给迭代求解器。我们系统地分析了求解线性系统的雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代，以及更高级的迭代法，如Krylov子空间方法。读者将学习到预处理技术（Preconditioning）的艺术，了解如何通过对系统矩阵的变换来加速收敛，特别是针对那些病态矩阵的优化策略。我们讨论了各种预处理器（如代数多重网格法AMGs的构建原理）如何通过改善迭代的条件数来显著提升计算性能。 第三部分：应用领域与案例分析 本书的最后部分将理论知识应用于实际问题的解决中，展示了稳健的计算框架在不同学科中的强大适应性。 我们将探讨随机过程的模拟技术。这包括蒙特卡洛方法（Monte Carlo Simulation）的理论基础，如重要性抽样和方差缩减技术，并将其应用于概率密度函数的估计和复杂积分的求解。我们还会讨论准蒙特卡洛序列（Quasi-Monte Carlo）如何通过确定性序列来提高低维空间积分的精度。 此外，本书还包含对信号处理和图像分析中常用算法的讨论。我们分析了傅里叶变换（FT）及其离散形式（DFT）在频域分析中的重要性，并探讨了小波分析（Wavelet Analysis）在多分辨率表示和数据压缩中的优势。我们审视了卷积操作的计算效率，以及如何利用快速卷积算法来加速图像滤波和模式识别过程。 最后，本书提供了一个关于复杂系统建模的综合案例研究，该研究侧重于使用状态空间模型来描述和预测时间序列数据。我们将应用到场的优化技术来校准模型参数，并使用贝叶斯推断方法来量化模型的不确定性。 本书的整体结构旨在培养读者一种深入理解计算核心、能够独立设计高效算法的能力，无论最终的应用领域是工程模拟、金融建模还是纯粹的数学研究。它是一本面向那些寻求超越表面实现，真正掌握计算科学本质的专业人士和高年级学生的指南。

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坦白地说，这本书在对新兴计算范式的探讨上显得过于保守和滞后，这对于一本声称涵盖“科学计算”的书籍来说是致命的缺陷。它似乎将大部分篇幅固执地锁定在多年前就已经成熟且被广泛采用的框架和模型中，对近年来异军突起的、更具效率和灵活性的新一代并行计算工具和语言生态展现出一种近乎无视的态度。我期望看到关于容器化（如Docker在HPC环境中的应用）、现代GPU编程模型（超越OpenCL和CUDA的某些特定领域优化）或者异构计算集群管理方面的深入讨论，但这些内容要么缺席，要么只是被一笔带过，用几句话带过了事。这种“活在过去”的论述倾向，使得这本书的实用价值大打折扣。它更像是一部追溯历史的文献，而非指引未来方向的指南。对于那些希望站在技术前沿、解决当前高性能计算难题的研究人员或工程师来说，这本书提供的解决方案可能已经落后了两三代。它成功地描绘了“经典”并行计算的理论基石，但却错失了展示当代实践的辉煌可能。

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这本书在与读者进行“对话”的层面处理得非常失败，它营造了一种高高在上、不容置疑的学术权威姿态，让人感觉自己像是一个等待被训导的学生，而非一个主动探索知识的同行者。作者从未真正尝试去解释“为什么”某些计算方法比另一种更优越，他只是冷酷地陈述了“事实”——即证明了公式A优于公式B的数学结果。这种缺乏解释“直觉”和“设计哲学”的叙述方式，使得整个阅读过程缺乏一种内在的驱动力。我们知道结果是这样，但我们不知道支撑这个结果背后的思考路径，不知道作者在权衡时间复杂度、空间占用和硬件特性时所做的取舍。每当出现一个关键的算法选择时，我总是期待着一段作者的个人见解，解释他为何选择这种路径而非其他更常见的方案，但这种期待总会落空。因此，读完后，我虽然掌握了一些理论知识的骨架，却完全没有建立起解决实际问题的“感觉”或“品味”。这本书更像是一个知识的存档点，而不是一个激发创新思维的催化剂，读完后感觉收获的是一堆孤立的知识点，而非一套连贯的、可迁移的思维工具箱。

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作者在论证过程中展现出的那种严谨性，有时候会滑向一种近乎偏执的冗余，让人在阅读过程中感到极度的疲劳。他似乎相信，只要重复论述同一个数学原理，用不同的符号和角度去表达，就能加深读者的理解。结果却是，本可以一页讲完的证明过程，被拉伸成了三页的循环论证，其中充斥着大量为了学术“完整性”而堆砌的、但在实际应用中几乎用不到的特例分析。这种对细节的过度沉迷，严重损害了全书的宏观结构感。我发现自己很难从这些枝节中抽身出来，把握住作者试图建立的更高层次的理论框架。更糟糕的是，这种冗余感甚至蔓延到了引文部分，一些引用文献的标注方式极为繁琐，将那些早已是公共知识的定理也标注得如同首次发现一般，进一步加重了文本的密度。读到后半段，我几乎是跳跃式地阅读关键结论，因为完全沉浸在那些无休止的、层层嵌套的数学推导中，只会让人彻底迷失方向，无法有效率地吸收知识。

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这本书的排版和设计简直是一场视觉上的灾难，让人不禁怀疑出版商是否真的投入了任何精力进行审校。内页的字体选择极其保守，小得像是用来记录微型文件的，而行距之窄，使得文字块如同粘稠的沥青一样紧密地挤压在一起，根本无法呼吸。更令人诟病的是，那些本应是全书亮点的图表——那些描绘并行处理流程和性能优化的核心插图——竟然使用了低分辨率的黑白灰度模式，线条模糊不清，色彩过渡生硬，很多关键的阈值和数据点完全无法区分。我记得有一个关于内存访问模式的示意图，试图展示缓存未命中率的变化趋势，结果那条曲线的描绘得就像是地震仪记录的随机噪声。试图在这些模糊的图像中寻找逻辑，耗费了我更多的时间和精力，远超理解文本本身。我甚至怀疑这些图表是不是直接从一本二十年前的激光打印稿上扫描下来的。这种对阅读体验的漠视，反映出一种傲慢的态度：内容本身足够重要，所以形式不值一提。然而，在信息爆炸的今天，如果不能以清晰、易于消化和具有吸引力的方式呈现信息，再深刻的内容也只会徒增读者的抗拒感。这本书给我的感觉，就像是翻阅一本未经装帧的、用最廉价纸张印刷的工程草稿集。

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这本书的叙事节奏简直是如同夏日午后的一场漫长而低沉的雷雨，在开篇的平静之后，作者便以一种近乎折磨人的细致，将读者拖入一个由复杂算法和晦涩理论构成的泥淖。我花了整整一个周末的时间，试图去理解其中关于“大规模并行架构下数据依赖性最小化”的章节，结果只感觉自己的思绪被那些密密麻麻的公式和不加解释的术语绞成了一团乱麻。作者似乎完全没有意识到，对于一个刚刚接触这个领域的学习者来说，这种**缺乏引导性的、教科书式的冷漠陈述**是多么令人沮丧。每一个概念的引入都像是直接从一篇顶级的学术期刊中抽出来的，缺乏必要的背景铺垫和直观的图示来辅助理解。我不得不频繁地停下来，查阅好几本辅助教材，才能勉强跟上作者跳跃性的逻辑链条。更别提那些被草草带过的实验设置，简直像是给一个经验丰富的工程师看的笔记，而不是给读者呈现的完整内容。读完前三分之一，我感觉自己不是在学习如何进行科学计算，而是在进行一场艰苦的、几乎没有回报的考古发掘。这本书的语言风格是如此的干燥和晦涩，以至于我常常需要大声朗读才能分辨出哪些是关键论点，哪些只是充斥篇幅的修饰语。

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