高性能计算

本书主要介绍高性能计算的基础理论及相关应用，内容全面，不仅涵盖高性能计算的基础知识点，而且包含相关内容的编程实践。
本书共9章，包括绪论、并行计算的体系结构、并行计算模型与并行算法设计、消息传递编程、共享存储编程、基于CUDA的GPU并行编程、云存储、分布式大数据处理以及云计算平台Hadoop及其应用。
本书可作为计算机科学与技术、软件工程、信息与计算科学、人工智能、大数据、通信工程、电子信息工程等电子信息类专业本科高年级学生或研究生教材，也可供广大工程技术人员学习参考。

第1章 绪 论
1.1 高性能计算
1.1.1 高性能计算的出现及其概念
1.1.2 高性能计算的架构
1.1.3 高性能计算的发展现状与趋势
1.1.4 高性能计算的主要应用
1.2 云计算
1.2.1 云计算的概念与特点
1.2.2 云计算的服务模式
1.2.3 云计算的发展与应用
1.2.4 云计算与高性能计算
参考文献
第2章 并行计算的体系结构
2.1 计算机系统互连技术
2.1.1 系统互连模式
2.1.2 静态互连技术
2.1.3 动态互连技术
2.2 常见的并行计算系统架构
2.2.1 对称多处理机
2.2.2 大规模并行处理机
2.2.3 集群系统
2.3 存取模型与存储结构
2.3.1 并行计算机存取模型
2.3.2 存储结构
参考文献
第3章 并行计算模型与并行算法设计
3.1 并行算法的基础知识
3.1.1 并行算法的定义和分类
3.1.2 并行算法的复杂性度量指标
3.1.3 并行算法的同步与通信
3.2 并行计算模型
3.2.1 PRAM模型
3.2.2 BSP模型
3.2.3 LogP模型
3.3 并行计算性能评测
3.3.1 运行时间
3.3.2 问题规模
3.3.3 额外开销函数
3.4 加速比性能定律
3.4.1 Amdahl定律
3.4.2 Gustafson定律
3.4.3 Sun-Ni定律
3.4.4 有关加速比的讨论
3.5 可扩展性评测标准
3.6 并行算法设计
3.6.1 并行算法设计技术
3.6.2 并行算法设计方法
参考文献
第4章 消息传递编程
4.1 消息传递
4.2 MPI简介
4.3 MPI的基本概念
4.3.1 MPI消息
4.3.2 MPI数据类型匹配规则
4.4 MPI的通信模式
4.4.1 点对点通信
4.4.2 集合通信
4.5 MPI编程实践
4.5.1 MPI阻塞通信编程
4.5.2 MPI非阻塞通信编程
参考文献
第5章 共享存储编程
5.1 OpenMP简介
5.2 OpenMP组件
5.2.1 编译器指令
5.2.2 库函数
5.2.3 环境变量
5.3 OpenMP的编程方法
5.3.1 并行操作
5.3.2 工作共享
5.3.3 同步操作
5.3.4 数据环境
5.3.5 OpenMP的新特性
5.4 案例分析：OpenMP并行实现矩阵乘法
参考文献
第6章 基于CUDA的GPU并行编程
6.1 GPU并行计算
6.1.1 GPU并行计算简介
6.1.2 GPU并行计算的优势
6.1.3 CUDA：一种通用并行计算平台及编程模型
6.1.4 GPU的硬件结构
6.2 基于CUDA的异构并行计算
6.2.1 CPU+GPU异构计算
6.2.2 异构计算平台CUDA
6.3 CUDA并行编程
6.3.1 用GPU输出Hello World
6.3.2 CUDA编程实践
参考文献
第7章 云存储
7.1 云存储的基本概念
7.1.1 传统存储架构
7.1.2 云存储系统的典型架构
7.1.3 云存储系统的分类
7.1.4 云存储系统的发展趋势
7.2 分布式存储系统及其管理方式
7.3 分布式存储系统HDFS
7.3.1 HDFS设计目标
7.3.2 名字节点和数据节点
7.3.3 数据复制
7.3.4 文件系统元数据的持久性
7.3.5 HDFS的异常处理
7.3.6 HDFS的数据结构
7.3.7 HDFS基本操作命令
参考文献
第8章 分布式大数据处理
8.1 分布式大数据处理的基本概念
8.1.1 分布式系统与大数据
8.1.2 分布式数据库
8.2 分布式编程模型
8.2.1 MapReduce编程模型
8.2.2 分布式图计算模型
8.3 MapReduce的执行流程与容错机制
8.3.1 MapReduce的执行流程
8.3.2 MapReduce的容错机制
8.4 基于MapReduce的并行算法设计
8.4.1 排序算法
8.4.2 倒排索引
8.4.3 最短路径算法
参考文献
第9章 云计算平台Hadoop及其应用
9.1 Hadoop概述
9.1.1 Hadoop的起源
9.1.2 Hadoop的核心组件
9.2 Hadoop的部署与开发
9.2.1 Linux虚拟机的安装
9.2.2 Linux虚拟机的设置
9.2.3 Hadoop的安装
9.3 Hadoop的常用命令
9.3.1 fs shell命令
9.3.2 archive命令
9.4 分布式数据处理
9.4.1 Mahout的简单使用
9.4.2 使用MapReduce进行数据处理
参考文献