并行计算与安全编程
该书作者为北京航空航天大学网络空间安全学院人工智能与工控安全学科方向责任教授,曾获2023年国家优青项目支持、2018年中国电子学会技术发明一等奖、2022年河北省科技进步一等奖、2023年中国发明协会发明创业奖创新奖一等奖等科技奖励。

作者:彭浩

丛书名:网络空间安全学科系列教材

定价:69.9元

印次:1-1

ISBN:9787302716761

出版日期:2026.05.01

印刷日期:2026.06.02

图书责编:张民

图书分类:教材

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"本书主要围绕并行计算技术和安全编程防护双核心,系统构建从基础理论到代码实践的知识体系。全书共11章,先讲解并行计算基础,内容涵盖并行计算的概念、并行程序设计模型及并行计算机分类等;再深入介绍并行编程技术,包括OpenMP、Win32 API、Socket、MPI、CUDA GPU、MindSpore GPU等编程方法与实战;最后聚焦安全编程,剖析并行环境特有的安全风险,介绍安全编程原则、漏洞防御及专业工具应用,最后以实际编程中出现的安全风险作案例,帮助读者理解与应用。 本书特色鲜明。一是场景化案例丰富,案例多源自分布式数据处理、多线程文件操作等实际场景,兼顾技术代表性与安全复杂性;二是跨领域融合紧密,打破了并行计算与安全编程的割裂,突出并行环境下的安全防护要点;三是实用性强,每个技术模块都配套代码示例与实验指导,助力读者将理论转化为实践能力。 本书可作为高等院校计算机科学与技术、网络空间安全、软件工程等专业的本科生与研究生教材,也可供企业研发人员,如并行计算工程师、安全开发工程师及分布式系统运维人员参考,为其解决实际工作中的并行与安全问题提供指导。 "

前言 “网络空间安全学科系列教材”编委会并行计算与安全编程出版说明并行计算与安全编程前言随着数字化技术的飞速发展,高性能计算与网络空间安全已成为信息技术领域的两大核心支柱。从分布式数据中心的海量数据处理,到人工智能训练中的GPU集群运算,再到工业控制系统的实时并行调度,并行计算技术已渗透到科研、产业、国防等各个关键领域,成为提升计算效率、突破算力瓶颈的核心手段。然而,并行架构的复杂性也带来独特的安全挑战——多线程资源竞争可能导致数据不一致,分布式节点通信存在数据泄露风险,多进程同步缺陷易引发系统崩溃,这些并行架构特有的安全漏洞往往成为攻击者突破系统防线的关键入口。 当前,多数并行计算教材侧重技术实现却忽视安全防护,安全编程书籍又多聚焦串行环境,二者的割裂导致不少开发者虽然掌握了并行加速能力,却因缺乏安全编程思维,而开发出高效却脆弱的系统。在此背景下,我们结合北京航空航天大学网络空间安全学科的教学积累与科研实践,编写了《并行计算与安全编程》这本书,旨在填补并行技术与安全防护的知识断层,培养兼具高性能计算能力与安全防御思维的复合型人才。 本书以并行计算技术为骨、以安全编程思想为魂,构建了理论奠基—技术实践—安全防护三位一体的知识体系,共分为11章。第1章从并行计算的基本概念入手,解析并行性原理、并行程序设计模型与并行计算机分类,为后续学习搭建理论框架;第2章聚焦并行算法设计基础,通过PCAM设计过程,引导读者掌握从问题拆解到任务分配的完整逻辑;第3~8章系统展开并行编程技术实战,涵盖共享内存编程(OpenMP)、Windows多线程开发、网络通信编程(Socket)、...

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第1章并行计算1

1.1并行计算概述1

1.1.1并行计算的定义及摩尔定律1

1.1.2并行计算的分类2

1.1.3并行计算的优势3

1.1.4并行计算的应用分类3

1.1.5应用系统的并行性3

1.1.6并行计算的研究内容4

1.2并行程序设计策略和模型4

1.2.1设计策略4

1.2.2设计模型5

1.3进程与线程6

1.3.1进程6

1.3.2线程6

1.3.3进程或线程同步互斥的控制方法7

1.4评价指标7

1.4.1基本评估7

1.4.2系统加速比8

1.4.3系统可扩展性8

1.5并行计算机的分类9

1.5.1并行计算机的控制结构9

1.5.2地址空间10

1.5.3并行计算机系统结构模型11

1.6并行计算机系统互联15

1.6.1静态互联网络15

1.6.2动态互联网络18

1.7习题19

第2章并行算法设计基础21

2.1并行程序设计概述21

2.1.1并行算法设计难的原因212.1.2并行层次与代码粒度22

2.1.3并行语言的构造方法24

2.1.4并行程序开发策略27

2.1.5并行编程范式28

2.2并行程序设计模型30

2.2.1隐式并行30

2.2.2数据并行30

2.2.3消息传递31

2.2.4共享变量31

2.2.53种显式并行程序设计模型的主要特性32

2.3并行程序设计过程32

2.3.1划分33

2.3.2通信33

2.3.3组合33

2.3.4映射33

2.4习题34

第3章OpenMP编程36

3.1OpenMP编程基... 查看详情

本教材秉持理论与实践相结合、基础与前沿相融合的理念。以培养学生的实际编程能力和解决复杂问题的能力为目标,在内容编排上,从并行计算和安全编程的基本概念入手,逐步深入到具体的编程模型、技术和应用案例,遵循由浅入深、循序渐进的原则。注重引导学生理解并行计算和安全编程的核心原理,通过丰富的实例和习题,让学生在实践中巩固所学知识,提高动手能力。同时,关注行业**发展动态,及时将前沿技术和研究成果融入教材内容,使学生能够接触到**进的技术理念和方法。


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