📘 ❞ الحاسبات والخوارزميات المتوازية ❝ كتاب اصدار 2003

كتاب رائع يشرح طريقة وفائدة الحاسبات والخوارزميات المتوازية وألفه مجموعة من الشباب من جامعة الملك سعود وأسماءهم مكتوبه في أول صفحة من الكتاب.

إعداد :محمد عبدالله الجار الله



الفصل الأول: التوازي

1.1 مفهوم التوازي.
1.2 الحاجة إلى استخدام التوازي..
1.3 فوائد تعدد المعالجات.......
1.4 دراسة المعالجة المتوازية....
1.5 تطبيقات المعالجة المتوازية ..
1.6 تعريف الحاسب المتوازي ...
(Speedup) 1.7 التسريع
1.8 أشكال معالجة المعطيات على التوازي...
..(Programs) 1.8.1 مستوى البرامج
..(Procedure) 1.8.2 مستوى الإجرائية
.... (Instructions) 1.8.3 مستوى التعليمات
....... (Instruction) 1.8.4 مستوى التعليمة
1.9 موجز لتاريخ الحاسبات ..........
الفصل الثاني: تصنيف الحاسبات المتوازية
٢٨ .......[Flynn’s Classification Scheme] 2.1 تصنيف فلاين
٢٩ ........SISD 2.1.1 الحاسبات وحيدة تدفق التعليمات ووحيدة تدفق المعطيات
٣٠ ... SIMD 2.1.2 الحاسبات وحيدة تدفق التعليمات ومتعددة تدفق المعطيات
٣٤ ..........MISD 2.1.3 الحاسبات متعددة تدفق التعليمات ووحيدة تدفق المعطيات
٣٥ ..... MIMD 2.1.4 الحاسبات متعددة تدفق التعليمات ومتعددة تدفق المعطيات
٣٧ .......... MIMD Shared Memory 2.1.4- الذاآرة المشترآة a
٤١ ....... MIMD Message Passing 2.1.4- تمرير الرسائل b
٤٤ .......(Interconnection Networks) 2.2 شبكات الربط
2.2.1 الشبكات السكونية..
2.2.1.1 الشبكة الخطية والحلقية..
2.2.1.2 الشبكة المصفوفية و المصفوفية الحلقية
2.2.1.3 الشبكات الشجرية .
2.2.1.4 الشبكات المكعبية ..
2.2.2 الشبكات الديناميكية .
2.2.2.1 شبكة الناقل
2.2.2.2 مصفوفة المبدلات .
2.2.2.3 الشبكات متعددة الطبقات.
الفصل الثالث:مبادئ تصميم الخوارزميات المتوازية
3.1 مفاهيم أساسية...
3.2 الإجرائيات والمقابلة.
الحاسبات المتوازية و الخوارزميات المتوازية
2
3.3 تقنيات التقسيم
...... (Recursive Decomposition) 3.3.1 التقسيم العَودِي
...... (Data Decomposition) 3.3.2 تقسيم البيانات
(Exploratory Decomposition) 3.3.3 @التقسيم الاستكشافي
...(Speculative Decomposition) 3.3.4 التقسيم التخميني
...(Hybrid Decompositions) 3.3.5 التقسيم المختلط
3.4 أمثلة للخوارزميات المتوازية .
....(Bubble Sort) 3.4.1 خوارزمية الفرز الفقاعي وتوابعها
...(Odd-Even Transposition) 3.4.1.1 الإبدال الزوجي-الفردي
لإيجاد أصغر شجرة هيكلية..
٩٢ Prim 3.4.2 خوارزمية بريم
3.4.2.1 تعاريف ومفاهيم أساسية..
3.4.2.2 الشجرة الهيكلية الأصغر: (خوارزمية بريم) ...
الفصل الرابع:البرمجة المتوازية....
. :OCCAM 4.1 لغة
.................. : FORTRAN- 4.2 لغة 90
١١٠ ........................................................Message Passing Interface MPI 4.3 واجهة تمرير الرسائل
.......MPI 4.3.1 الهيكل العام لبرامج
..... (Communicators) 4.3.2 المراسِلات
4.3.3 الحصول على معلومات عن بيئة التشغيل...
.MPI 4.3.4 تراسل البيانات في
.... MPI 4.3.5 برامج تطبيقية باستخدام
برنامج لإرسال واستقبال المعطيات..
..... (Ring) برنامج إرسال المعطيات ضمن حلقة
برنامج جمع سلسلة أعداد .
برنامج الفرز الزوجي-الفردي ..
الحاسبات المتوازية و الخوارزميات المتوازية
3
الحمد لله رب العالمين، والصلاة والسلام على سيد المرسلين، نبينا محمد، وعلى آله
وصحبه أجمعين... أما بعد:
فمن ُ ذ أن بزغ علم الحاسبات الآلية إلى الوجود والعلماء يبذلون جهدهم سعيًا لجعلالحاسبات تحل المسائل بشكل أفضل و أسرع، وقد أثمرت التقنية تحسنًا في الدوائر الكهربائية،
وأصبح بالإمكان وضع العديد منها على شريحة واحدة، كذلك ازدادت سرعة نبضة الساعة
للجهاز مما أدى إلى وصول سرعة المعالجات إلى حدود سرعات عالية تقاس بالجيجا هيرتز!.
ومع ذلك فهناك قيود طبيعية تتحكم بالمدى الذي يمكن فيه تحسين الأداء لمعالج واحد،
فالحرارة مث ً لا أو التشويش الكهرومغناطيسي تقللان من كثافة الترانزستورات على الشريحة،
وحتى لو توصل الصناع لحل هذه المشاكل فإن سرعة المعالج لا يمكن أبدًا أن تتجاوز سرعة
الضوء. وعلاوة على هذه القيود الطبيعية فثمّة قيود اقتصادية، ففي وقت ما ستتزايد كلفة
إنتاج المعالج السريع جدًا بشكل كبير مما قد يؤدي إلى عدم الرغبة بتحمل هذه الكلفة
الزائدة. كل هذه الأسباب التي ذكرناها ستؤدي في النهاية إلى ترك جميع الطرق الغير مجديةو تركيز الاهتمام على طريقة واحدة وهي توزيع حمل أداء العمليات الحسابية بين عدة
معالجات أو ما يعرف ب " التوازي ".
وللدلالة على أهمية التوازي المتزايدة يومًا بعد يوم فالحاسبات الشخصية الحديثة بدأت
مؤخرًا بالاستفادة من التوازي بشكل عملي، فمث ً لا يمكن في الوقت الحالي لأي شخص أن
الحاسبات المتوازية و الخوارزميات المتوازية