کتاب پردازش موازی

کتاب پردازش موازی نوشته بهروز پرهامی و ترجمه آیدا محسنی و آروین ملکی، به مفاهیم اصلی محاسبات موازی از زاویه‌ی الگوریتم‌ها و معماری‌ها می‌پردازد. این کتاب را انتشارات آتی نگر منتشر کرده است و فقط به تعریف‌های مقدماتی بسنده نمی‌کند. از همان بخش‌های آغازین، نسبت میان سرعت، هزینه، تعداد پردازنده‌ها، محدودیت‌های فیزیکی و طراحی الگوریتم را کنار هم می‌گذارد. تمرکز کتاب بر این است که توازی فقط یک ایده‌ی فنی نیست، بلکه پاسخی به مسئله‌ی کارایی در رایانه‌های امروز است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب پردازش موازی

کتاب پردازش موازی نوشته بهروز پرهامی، اثری آموزشی در حوزه‌ی معماری رایانه و طراحی الگوریتم است که می‌کوشد تصویری مرحله‌به‌مرحله از منطق محاسبات موازی ارائه کند. متن از یک مقدمه‌ی مفهومی شروع می‌شود؛ جایی که مسئله‌ی نیاز به توان محاسباتی بیشتر، محدودیت رشد تک‌پردازنده‌ها و نقش چندپردازنده‌ها مطرح می‌شود. نویسنده فقط به بیان مزیت‌ها بسنده نکرده و از همان ابتدا موانع مهمی مثل هزینه‌ی ارتباطات، دشواری توسعه‌ی نرم‌افزار، قانون امدال و محدودیت‌های ذاتی بعضی محاسبات را هم وارد بحث کرده است. همین رویکرد باعث می‌شود کتاب صرفاً فهرستی از اصطلاحات نباشد و خواننده با منطق پشت ایده‌ی توازی روبه‌رو شود.
کتاب پردازش موازی در ادامه، موضوع را در دو مسیر پیش می‌برد: از یک‌سو سراغ الگوریتم‌های موازی می‌رود و از سوی دیگر مدل‌ها و معماری‌های مناسب برای اجرای آن‌ها را بررسی می‌کند. فهرست فصل‌ها نشان می‌دهد که کتاب از مباحث پایه مانند طبقه‌بندی انواع موازی‌سازی، کارایی و پیچیدگی الگوریتم موازی آغاز می‌کند و بعد به معماری‌های ساده، آرایه‌ی خطی، درخت دودویی، مش دودویی، حافظه‌ی مشترک، حافظه‌ی توزیع‌شده، شبکه‌های مرتب‌سازی، جست‌وجو، پیشوند موازی، تبدیل گسسته‌ی فوریه، مسیریابی داده و دیگر ساختارهای مهم می‌رسد. در متن، مثال‌های محاسباتی و مسئله‌های پایان فصل نقش پررنگی دارند و نشان می‌دهند که هدف فقط معرفی مفاهیم نیست، بلکه سنجش کارایی و فهم نسبت میان مدل نظری و پیاده‌سازی هم اهمیت دارد.
کتاب پردازش موازی از نظر سازمان‌دهی نیز بر پایه‌ی بخش‌بندی آموزشی پیش رفته است. نویسنده توضیح داده که فصل‌ها به‌گونه‌ای تنظیم شده‌اند که هر فصل بتواند در قالب یک گفتار درسی خوانده شود و درعین‌حال به کلیت بحث متصل بماند. تأکید بر واژگان ثابت، نشانه‌گذاری یکدست، تعداد زیاد مسائل و پیوند میان مباحث نظری و نمونه‌های طراحی، به این کتاب هویتی دانشگاهی داده است. فضای کلی اثر بیشتر تحلیلی و مسئله‌محور است؛ یعنی خواننده نه‌فقط با این سؤال روبه‌رو می‌شود که پردازش موازی چیست، بلکه مدام با این پرسش هم درگیر است که چه زمانی توازی واقعاً سودمند است و با چه هزینه‌ای به دست می‌آید.

خلاصه کتاب پردازش موازی

کتاب پردازش موازی از این ایده شروع می‌کند که رشد توان محاسباتی دیگر فقط با تکیه‌بر تک‌پردازنده‌ها پیش نمی‌رود و برای حل مسائل بزرگ‌تر باید به‌سوی توازی رفت. سپس با مثال‌هایی مثل غربال اراتوستن، مفهوم تقسیم کار میان پردازنده‌ها، هزینه‌ی ارتباط، بخش‌های غیرقابل موازی‌سازی و معیارهایی مانند سرعت‌دهی و کارایی را توضیح می‌دهد. بعد از این مقدمه، کتاب به سراغ الگوریتم‌های موازی برای ساختارهایی مثل آرایه، درخت و مش می‌رود و هم‌زمان مدل‌های معماری مانند حافظه‌ی مشترک و حافظه‌ی توزیع‌شده را بررسی می‌کند. در ادامه نیز مباحثی مانند پیچیدگی، مرتب‌سازی، جست‌وجو، پیشوند موازی، مسیریابی و برخی جنبه‌های پیاده‌سازی مطرح می‌شوند تا تصویر کامل‌تری از رابطه‌ی الگوریتم و معماری شکل بگیرد.

چرا باید کتاب پردازش موازی را بخوانیم؟

دلایل خواندن کتاب پردازش موازی را می‌توان این‌طور خلاصه کرد:

• این کتاب مبانی پردازش موازی را از تعریف‌های اولیه تا معیارهای سنجش کارایی در یک مسیر آموزشی دنبال می‌کند.
• خواننده با مفاهیمی مثل سرعت‌دهی، راندمان، پیچیدگی و محدودیت‌های ذاتی موازی‌سازی آشنا می‌شود.
• کتاب رابطه‌ی الگوریتم و معماری را کنار هم بررسی می‌کند و فقط به یکی از این دو بسنده نمی‌کند.
• فصل‌های متعدد آن، ساختارهای مهمی مثل آرایه، درخت، مش، حافظه‌ی مشترک و حافظه‌ی توزیع‌شده را پوشش می‌دهند.
• مثال‌ها و مسئله‌های فراوان کتاب به فهم دقیق‌تر ایده‌های نظری و سنجش آن‌ها در عمل کمک می‌کنند.
• این کتاب نشان می‌دهد که توازی فقط افزایش تعداد پردازنده‌ها نیست و به هزینه‌ی ارتباط، طراحی نرم‌افزار و نوع مسئله هم وابسته است.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

خواندن کتاب پردازش موازی به این گروه‌ها پیشنهاد می‌شود:

• دانشجویان مهندسی کامپیوتر که می‌خواهند با مبانی معماری و الگوریتم‌های موازی آشنا شوند.
• خوانندگانی که درباره‌ی نسبت میان توان محاسباتی، طراحی سخت‌افزار و کارایی الگوریتم‌ها پرسش دارند.
• کسانی که به مباحثی مثل چندپردازنده‌ها، حافظه‌ی مشترک، حافظه‌ی توزیع‌شده و شبکه‌های ارتباطی علاقه دارند.
• خوانندگانی که می‌خواهند مفاهیم نظری پردازش موازی را همراه با مثال و مسئله دنبال کنند.
• مدرسان و پژوهشگرانی که به‌دنبال متنی آموزشی برای مرور سرفصل‌های اصلی این حوزه هستند.