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MPI与OpenMP并行程序设计：C语言版.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：15.00M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    封面
    书名
    版权
    前言
    目录
    目 录
    第1章动机和历史
    1.1概述
    1.2现代科学方法
    1.3超级计算的进化
    1.4现代并行计算机
    1.4.1 Cosmic Cube并行计算机
    1.4.2商品化的并行计算机
    1.4.3 Beowulf系统
    1.4.4先进战略计算计划
    1.5寻找并行性
    1.5.1数据相关图
    1.5.2数据并行性
    1.5.3功能并行性
    1.5.4流水线
    1.5.5计算规模的考虑因素
    1.6数据聚类
    1.7为并行计算机编程
    1.7.1扩展编译器
    1.7.2扩展串行编程语言
    1.7.3增加并行编程层
    1.7.4创造一个并行语言
    1.7.5现状
    1.8本章小结
    1.9主要术语
    1.10参考文献
    1.11练习题
    第2章并行体系结构
    2.1概述
    2.2互连网络
    2.2.1共享介质与开关介质
    2.2.2开关网络的拓扑结构
    2.2.3二维网格形网络
    2.2.4二叉树形网络
    2.2.5超树形网络
    2.2.6蝶形网络
    2.2.7超立方体网络
    2.2.8混洗－交换网络
    2.2.9小结
    2.3阵列处理机
    2.3.1体系结构与数据并行
    2.3.2阵列处理机的性能
    2.3.3处理器互连网络
    2.3.4处理器的启动与阻塞
    2.3.5其他体系结构特点
    2.3.6阵列处理机的缺点
    2.4多处理器
    2.4.1集中式多处理器
    2.4.2分布式多处理器
    2.5多计算机
    2.5.1非对称多计算机
    2.5.2对称多计算机
    2.5.3怎样的模型对商用集群
    来说是最佳的
    2.5.4集群与工作站网络之间
    的差异
    2.6弗林分类法
    2.6.1 SISD
    2.6.2 SIMD
    2.6.3 MISD
    2.6.4 MIMD
    2.7本章小结
    2.8主要术语
    2.9参考文献
    2.10练习题
    第3章并行算法设计
    3.1概述
    3.2任务／通道模型
    3.3 Foster的设计方法论
    3.3.1划分
    3.3.2通信
    3.3.3聚集
    3.3.4 映射
    3.4边界值问题
    3.4.1简介
    3.4.2划分
    3.4.3通信
    3.4.4聚集与映射
    3.4.5分析
    3.5找出最大值
    3.5.1简介
    3.5.2划分
    3.5.3通信
    3.5.4聚集与映射
    3.5.5分析
    3.6 n-body问题
    3.6.1简介
    3.6.2划分
    3.6.3通信
    3.6.4聚集与映射
    3.6.5分析
    3.7增加数据输入
    3.7.1简介
    3.7.2通信
    3.7.3分析
    3.8本章小结
    3.9主要术语
    3.10参考文献
    3.11练习题
    第4章消息传递编程
    4.1概述
    4.2消息传递模型
    4.3 MPI接口
    4.4电路可满足性问题
    4.4.1 MPI Init函数
    4.4.2 MPI_Comm_rank和
    MPI Comm size函数
    4.4.3 MPI Finalize函数
    4.4.4编译MPI程序
    4.4.5运行MPI程序
    4.5聚合通信简介
    MPI Reduce函数
    4.6检测并行性能
    4.6.1 MPI Wtime和MPIWtick
    函数
    4.6.2 MPI Barrier函数
    4.7本章小结
    4.8主要术语
    4.9参考文献
    4.10练习题
    第5章Eratosthenes筛法
    5.1概述
    5.2串行算法
    5.3并行性的来源
    5.4数据分解方法
    5.4.1交叉数据分解
    5.4.2按块数据分解
    5.4.3用于按块分解的宏
    5.4.4局部下标还是全局下标
    5.4.5块分解的结果
    5.5开发并行算法
    函数MPI_Bcast
    5.6并行筛法算法的分析
    5.7并行程序的说明
    5.8测试
    5.9改进
    5.9.1删除偶数
    5.9.2消除广播
    5.9.3循环的重新组织
    5.9.4测试
    5.10本章小结
    5.11主要术语
    5.12参考文献
    5.13练习题
    第6章Floyd算法
    6.1概述
    6.2全点对最短路径问题
    6.3运行时创建数组
    6.4设计并行算法
    6.4.1划分
    6.4.2通信
    6.4.3聚合和映射
    6.4.4矩阵的输入／输出
    6.5点对点通信
    6.5.1函数MPI Send
    6.5.2函数MPI Recv
    6.5.3死锁
    6.6并行程序的说明
    6.7分析和测试
    6.8本章小结
    6.9主要术语
    6.10参考文献
    6.11练习题
    第7章性能分析
    7.1概述
    7.2加速比和效率
    7.3 Amdahl定律
    7.3.1 Amdahl定律的局限
    7.3.2 Amdahl效应
    7.4 Gustafson-Barsis定律
    7.5 Karp-Flatt量度
    7.6等效指标
    7.7本章小结
    7.8主要术语
    7.9参考文献
    7.10练习题
    第8章矩阵向量乘法
    8.1概述
    8.2串行算法
    8.3数据分解方式
    8.4矩阵按行分解
    8.4.1设计与分析
    8.4.2复制分块的向量
    8.4.3函数MPI_Allgatherv
    8.4.4被复制向量的输入／输出
    8.4.5编写并行程序
    8.4.6测试
    8.5矩阵按列分解
    8.5.1设计与分析
    8.5.2读取按列分解的矩阵
    8.5.3函数MPI_Scatterv
    8.5.4打印输出按列分块矩阵
    8.5.5函数MPI_Gatherv
    8.5.6分发中间结果
    8.5.7函数MPI_Alltoallv
    8.5.8编写并行程序
    8.5.9测试
    8.6棋盘式分解
    8.6.1设计与分析
    8.6.2创建通信域
    8.6.3函数MPI_Dims_create
    8.6.4函数MPI_Cart_create
    8.6.5读取棋盘式矩阵
    8.6.6函数MPI_Cart_rank
    8.6.7函数MPI_Cart_coords
    8.6.8函数MPI_Comm_split
    8.6.9测试
    8.7本章小结
    8.8主要术语
    8.9参考文献
    8.10练习题
    第9章文档分类
    9.1概述
    9.2并行算法设计
    9.2.1划分与通信
    9.2.2聚集和映射
    9.2.3管理者／工人模式
    9.2.4管理进程
    9.2.5 MPI Abort函数
    9.2.6工人进程
    9.2.7建立一个只有工人的
    通信域
    9.3非阻塞通信
    9.3.1管理进程的通信
    9.3.2 MPI_Irecv函数
    9.3.3 MPI_Wait函数
    9.3.4工人的通信
    9.3.5 MPI_Isend函数
    9.3.6 MPI_Probe函数
    9.3.7 MPI_Get_count函数
    9.4文档分类的并行程序
    9.5算法改进
    9.5.1按组分配文档
    9.5.2流水线处理
    9.5.3 MPI_Testsome函数
    9.6本章小结
    9.7主要术语
    9.8参考文献
    9.9练习题
    第10章蒙特卡洛法
    10.1概述
    10.1.1为什么蒙特卡洛法
    能奏效
    10.1.2蒙特卡洛法与并行计算
    10.2串行随机数生成器
    10.2.1线性同余法
    10.2.2滞后形斐波那契生成器
    10.3并行随机数产生器
    10.3.1管理者－工人方法
    10.3.2蛙跳方法
    10.3.3序列分割
    10.3.4参数化
    10.4其他的随机数分布
    10.4.1逆分布累积分布
    函数变换
    10.4.2 Box-Muller变换
    10.4.3拒绝法
    10.5应用示例
    10.5.1中子输运
    10.5.2 二维板上一个点的
    温度
    10.5.3二维易辛模型
    10.5.4房间分配问题
    10.5.5车库停车问题
    10.5.6交通环路
    10.6本章小结
    10.7主要术语
    10.8参考文献
    10.9练习题
    第11章矩阵乘法
    11.1概述
    11.2矩阵相乘的串行算法
    11.2.1基于行的迭代算法
    11.2.2基于块的递归算法
    11.3行块分解并行算法
    11.3.1确定原始任务
    11.3.2聚合
    11.3.3通信和进一步的聚合
    11.3.4分析
    11.4 Cannon算法
    11.4.1组合
    11.4.2通信
    11.4.3分析
    11.5本章小结
    11.6主要术语
    11.7参考文献
    11.8练习题
    第12章线性方程组求解
    12.1概述
    12.2基本术语
    12.3回代法
    12.3.1 串行算法
    12.3.2面向行的并行算法
    12.3.3面向列的并行算法
    12.3.4对比
    12.4高斯消去法
    12.4.1串行算法
    12.4.2并行算法
    12.4.3面向行的算法
    12.4.4面向列的算法
    12.4.5对比
    12.4.6面向行的流水线算法
    12.5迭代法
    12.6共轭梯度法
    12.6.1串行算法
    12.6.2并行算法
    12.7本章小结
    12.8主要术语
    12.9参考文献
    12.10练习题
    第13章有限差分方法
    13.1概述
    13.2偏微分等式
    13.2.1偏微分方程的分类
    13.2.2差分商
    13.3弦振荡问题
    13.3.1导出方程
    13.3.2串行程序
    13.3.3并行程序设计
    13.3.4等效分析
    13.3.5冗余计算
    13.4稳定状态热量分布问题
    13.4.1方程的导出
    13.4.2串行程序导出
    13.4.3并行程序设计
    13.4.4等效分析
    13.4.5实现细节
    13.5本章小结
    13.6主要术语
    13.7参考文献
    13.8练习题
    第14章排序
    14.1概述
    14.2快速排序
    14.3并行快速排序算法
    14.3.1排序完毕的定义
    14.3.2算法开发
    14.3.3分析
    14.4超级快速排序
    14.4.1算法描述
    14.4.2等效分析
    14.5规则取样并行排序
    14.5.1算法描述
    14.5.2等效分析
    14.6本章小结
    14.7主要术语
    14.8参考文献
    14.9练习题
    第15章快速傅立叶变换
    15.1概述
    15.2傅立叶分析
    15.3离散傅立叶变换
    15.3.1离散傅立叶逆变换
    15.3.2应用示例：多项式乘法
    15.4快速傅立叶变换
    15.5并行程序设计
    15.5.1分割与通信
    15.5.2聚合与映射
    15.5.3等效分析
    15.6本章小结
    15.7主要术语
    15.8参考文献
    15.9练习题
    第16章组合搜索
    16.1概述
    16.2回溯搜索
    16.2.1示例
    16.2.2 时间和空间复杂性
    16.3并行回溯算法
    16.4分布式终止检测
    16.5分支定界法
    16.5.1示例
    16.5.2串行算法
    16.5.3分析
    16.6并行分支定界法
    16.6.1存储和共享待解的
    子问题
    16.6.2效率
    16.6.3停机条件
    16.7搜索博弈树
    16.7.1最大最小算法
    16.7.2 Alpha-Beta剪枝
    16.7.3 Alpha-Beta剪枝法
    的改进
    16.8并行Alpha-Beta搜索
    16.8.1并行渴望搜索
    16.8.2并行子树估值
    16.8.3分布式树搜索
    16.9本章小结&3
    16.10主要术语
    16.11参考文献
    16.12练习题
    第17章共事存储编程
    17.1概述
    17.2共享存储模型
    17.3对for循环的并行化
    17.3.1 paralldfor编译
    指导语句
    17.3.2 omp_get_num_procs
    函数
    17.3.3 omp_set_hum_threads
    函数
    17.4声明私有变量
    17.4.1 private子句
    17.4.2 firstprivate子句
    17.4.3 lastprivate子句
    17.5 临界区
    critical编译指导语句
    17.6归约操作
    17.7性能改善
    17.7.1循环转化
    17.7.2条件执行循环
    17.7.3循环调度
    17.8更普遍的数据并行
    17.8.1 parallel编译指导语句
    17.8.2 omp_get_thread_num
    函数
    17.8.3 omp_get_num_threads
    函数
    17.8.4编译指导语句for
    17.8.5 single编译指导语句
    17.8.6 nowait子句
    17.9功能并行
    17.9.1 parallel sections编译指导语句
    17.9.2 section编译指导语句
    17.9.3 sections编译指导语句
    17.10本章小结
    17.11主要术语
    17.12参考文献
    17.13练习题
    第18章融合OpenMP和MPI
    18.1概述
    18.2共轭梯度算法
    18.2.1 MPI程序
    18.2.2函数级程序轮廓刻画
    18.2.3对函数matrix_vector_
    product进行并行化
    18.2.4测试程序
    18.3 Jacobi方法
    18.3.1 MPI程序轮廓刻画
    18.3.2对函数find_steady_state并行化
    18.3.3测试程序
    18.4本章小结
    18.5练习题
    附录A MPI函数
    附录B工具函数
    B.1 MyMPI.h头文件
    B.2 MyMPI.c源文件
    附录C调试MPI程序
    C.1概述
    C.2 MPI程序常见错误
    C.2.1死锁错误
    C.2.2导致不准确结果的错误
    C.2.3组通信的优点
    C.3实用调试策略
    附录D复数回顾
    附录E OpenMP函数
    参考文献
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