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csfn

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[资源] 【分享】"高性能并行计算"课程讲义

"高性能并行计算"课程讲义
讲义下载
http://www.sccas.cn/gb/learn/download/presentation.pdf
并行计算算例：
http://www.sccas.cn/gb/learn/learn1/index.html

讲义内容目录如下

第一部分并行计算基础

第一章预备知识

1.1 并行计算的目标和内容. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 并行计算机发展历程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.1 计算机系统发展简史. . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.2 并行计算机发展简述. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 目前世界高性能计算机的状况. . . . . . . . . . . . . . . 9

1.4 可扩展的并行计算机体系结构. . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4.1 对称多处理机系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4.2 分布共享存储处理机系统. . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.4.3 大规模并行计算机系统. . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.4.4 机群系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.5 国内外超级计算中心状况. . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.5.1 美国超级计算中心简介. . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.5.2 中国大陆超级计算中心简介. . . . . . . . . . . . . . . 17

第二章基础并行算法

2.1 并行计算基本概念. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2 并行算法设计基本原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.3 区域分解方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.4 功能分解方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.5 流水线技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.6 分而治之方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.7 同步并行算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.8 异步并行算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.9 作业. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

第二部分并行算法设计与实现

第三章矩阵并行计算

3.1 并行矩阵乘法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.1.1 串行矩阵乘法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.1.2 行列划分算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.1.3 行行划分算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.1.4 列列划分算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

3.1.5 列行划分算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.1.6 Cannon 算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.2 线性代数方程组并行求解方法. . . . . . . . . . . . . . . 36

3.2.1 分布式系统的并行LU 分解算法. . . . . . . . . . . . . .37

3.2.2 三角方程组的并行解法. . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.3 对称正定线性方程组的并行解法. . . . . . . . . . . . . . 41

3.3.1 Cholesky 分解列格式的并行计算. . . . . . . . . . . . .41

3.3.2 双曲变换Cholesky 分解. . . . . . . . . . . . . . . . .42

3.3.3 修正的双曲变换Cholesky 分解. . . . . . . . . . . . . .44

3.4 三对角方程组的并行解法. . . . . . . . . . . . . . . . ..46

3.5 经典迭代算法的并行化. . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.5.1 Jacobi 迭代法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

3.5.2 Gauss-Seidel 迭代法. . . . . . . . . . . . . . . . . .48

3.6 异步并行迭代法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.6.1 异步并行迭代法基础. . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.6.2 线性迭代的一般收敛性结果. . . . . . . . . . . . . . . 50

3.7 代数特征值问题的并行求解. . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.7.1 对称三对角矩阵特征值问题. . . . . . . . . . . . . . . 51

3.7.2 Householder 变换. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.7.3 化对称矩阵为三对角矩阵. . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.8 作业. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

第三部分并行实现

第四章并行程序设计

4.1 并行编程模式的主要类型. . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2 并行程序的基本特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.3 并行程序的实现技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

第五章消息传递编程接口MPI

5.1 MPI 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.2 MPI 程序实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

第六章MPI 并行环境管理函数. . . . . . . . . . . . . . . . . 63

第七章MPI 进程控制函数

7.1 MPI 进程组操作函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

7.2 MPI 通信子操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

第八章MPI 点到点通信函数

8.1 阻塞式通信函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

8.2 非阻塞式通信函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

8.3 特殊的点到点通信函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

8.4 MPI 的通信模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

第九章MPI 用户自定义的数据类型与打包

9.1 用户定义的数据类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

9.2 MPI 的数据打包与拆包. . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

第十章MPI 聚合通信

10.1 障碍同步. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

10.2 单点与多点通信函数. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99

10.3 多点与多点通信函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . .103

第十一章MPI全局归约操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

第十二章HPL程序实例剖析. . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119

附录一并行程序开发工具与高性能程序库. . . . . . . . . . . .121

A.1 BLAS、LAPACK、ScaLAPACK .. . . . . . . . . . . . . . . .121

A.2 FFTW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121

A.3 PETSc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

附录二MPI函数reference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

索引. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

[ Last edited by xuefei06 on 2008-12-11 at 18:00 ]

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