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第1章 概述1

1.1 为什么需要高性能计算1

1.2 高性能计算技术的基本内容3

1.3 高性能计算的历史、现状及面临的挑战5

1.3.1 人类的计算需求是高性能计算发展的原动力5

1.3.2 高性能计算系统11

1.3.3 高性能计算机产业20

1.3.4 高性能计算面临的挑战22

1.4 高性能计算的发展趋势24

1.4.1 以应用为导向发展高性能计算机24

1.4.2 面向新兴应用发展新型高性能计算机25

1.4.3 HPC in Cloud26

1.4.4 新兴使能技术带来新机遇26

第2章 并行计算机的体系结构28

2.1 并行机网络互联拓扑结构29

2.2 并行计算机访存模型与多级存储结构34

2.3 并行机体系结构分类37

2.4 并行机体系结构举例45

第3章 并行计算模型47

3.1 计算模型47

3.2 并行计算模型49

3.3 并行计算模型分类51

3.3.1 共享存储类模型51

3.3.2 分布存储模型54

3.3.3 层次模型60

第4章 并行算法的设计技术66

4.1 算法设计技术的概念69

4.2 划分设计技术71

4.2.1 均匀划分技术71

4.2.2 方根划分技术73

4.2.3 对数划分技术75

4.2.4 功能划分技术75

4.3 分治设计技术76

4.4 平衡树设计技术80

4.5 倍增设计技术83

4.6 流水线设计技术85

第5章 并行编程87

5.1 并行编程模型的概念及类型88

5.2 共享存储的编程模型OpenMP92

5.3 消息传递的编程模型MPI101

5.3.1 基本概念101

5.3.2 MPI的基本函数104

5.3.3 MPI的消息传递108

5.3.4 MPI编程112

5.3.5 点对点通信（point-to-point communication）114

5.3.6 群集通信118

5.3.7 归约（Reduce）125

5.3.8 MPI程序设计129

5.4 并行程序的调试140

第6章 多核处理器与多核程序设计142

6.1 多核处理器的概念142

6.1.1 多核处理器的由来142

6.1.2 处理器技术144

6.2 片上多核处理器的体系结构148

6.2.1 固件149

6.2.2 操作系统对多核处理器的支持152

6.3 多线程编程153

6.3.1 线程的基本概念153

6.3.2 用户级线程和内核级线程156

6.3.3 线程的同步157

6.3.4 多线程计算模型157

第7章 高性能计算与云计算158

7.1 云计算的基本概念158

7.2 云计算的核心技术160

7.2.1 虚拟化160

7.2.2 分布式计算165

7.2.3 Web 2.0167

7.2.4 数据中心169

7.3 云计算平台171

7.3.1 云存储171

7.3.2 云服务174

7.3.3 虚拟化174

7.3.4 云安全175

7.4 高性能计算与云计算177

7.4.1 从高性能计算到云计算179

7.4.2 从高性能计算到云计算的商业化途径181

7.4.3 高性能云计算182

参考文献186