多核程序設計

第1章 多核技術導論
1.1 微處理器發(fā)展史
1.1.1 計算機與微處理器
1.1.2 4位、8位與16位微處理器
1.1.3 32位微處理器
1.2 并行計算機
1.2.1 并行處理思想與弗林分類
1.2.2 超級計算機
1.3 超大規(guī)模集成電路與系統(tǒng)芯片發(fā)展
1.3.1 超大規(guī)模集成電路技術
1.3.2 系統(tǒng)芯片
1.4 片上多核處理器架構
1.4.1 多核芯片
1.4.2 片上多核處理器體系結構
1.4.3 典型多核芯片架構
1.5 芯片組對多核的支持
1.5.1 固件
1.5.2 EFI對多核支持
1.6 操作系統(tǒng)對多核處理器的支持方法
1.6.1 調度與中斷
1.6.2 輸入輸出系統(tǒng)
1.6.3 存儲管理與文件系統(tǒng)
1.6.4 虛擬化技術
1.6.5 典型的支持多核的操作系統(tǒng)
本章小結
第2章 并行計算基礎
2.1 并行計算機體系結構
2.1.1 多級存儲體系結構
2.1.2 并行計算機訪存模型
2.2 并行計算模型
2.2.1 SIMD同步并行計算模型
2.2.2 MIMD異步并行計算模型
2.3 進程
2.3.1 進程
2.3.2 進程間通信
2.3.3 影響通信系統(tǒng)性能的因素
2.4 線程
2.5 并行編程環(huán)境
2.6 編程語言與編譯器
2.6.1 自動并行
2.6.2 HPF：數據并行編程
2.6.3 OpenMP：共享存儲并行編程
2.6.4 小結
2.7 并行計算性能評測
2.7.1 并行程序執(zhí)行時間
2.7.2 加速比性能定律
2.7.3 并行程序性能評價方法
2.7.4 程序性能優(yōu)化
2.8 常用并行數值算法
2.8.1 并行矩陣乘法
2.8.2 線性代數方程組并行求解方法
2.8.3 快速傅里葉變換
2.9 并行編譯器
2.9.1 流分析
2.9.2 代碼優(yōu)化
2.9.3 代碼生成
本章小結
第3章 線程的基本概念
3.1 多線程的概念
3.2 用戶級線程和內核級線程
3.3 多線程的映射模型
3.4 線程的生命周期
3.5 多線程環(huán)境下的進程控制語義
3.6 線程的同步
3.6.1 互斥量
3.6.2 信號量
3.6.3 條件變量
3.6.4 鎖的粒度
3.6.5 死鎖、餓死與活鎖
本章小結
第4章 Windows多線程編程及調優(yōu)
4.1 Windows線程庫介紹
4.2 使用Win32線程API
4.2.1 線程創(chuàng)建
4.2.2 線程管理
4.2.3 線程終結
4.2.4 Win32多線程的實現
4.3 線程執(zhí)行和資源存取
4.3.1 Win32線程同步的實現
4.3.2 MFC線程同步的實現
4.3.3 Net Framework線程同步的實現
4.4 多線程調試與優(yōu)化技術
4.4.1 調試器中的數據
4.4.2 跟蹤點/斷點
4.4.3 線程命名
4.4.4 調試多線程程序
4.4.5 調試與優(yōu)化工具
本章小結
第5章 Linux多線程編程
5.1 POSIX線程庫Pthreads介紹
5.2 POSIX Pthreads庫提供的基本線程的操作
5.2.1 線程的創(chuàng)建
5.2.2 線程的退出
5.2.3 等待線程結束
5.2.4 線程的分離
5.2.5 獲得當前線程標志
5.2.6 使用Pthreads基本函數編寫的一個程序
5.3 線程的屬性
5.4 線程互斥和同步
5.4.1 mutex
5.4.2 條件變量
5.4.3 線程的撤銷
5.4.4 POSIX信號量
5.4.5 線程和信號處理
5.5 使用GDB調試線程以及線程的調優(yōu)
5.6 使用Pthreads庫的綜合例子
本章小結
第6章 OpenMP多線程編程及性能優(yōu)化
6.1 OpenMP編程簡介
6.1.1 OpenMP多線程編程發(fā)展概況
6.1.2 OpenMP多線程編程基礎
6.1.3 使用Microsoft Visual Studio.Net 2005編寫OpenMP程序
6.1.4 小結
6.2 OpenMP多線程應用程序編程技術
6.2.1 循環(huán)并行化
6.2.2 并行區(qū)域編程
6.2.3 線程同步
6.3 OpenMP多線程應用程序性能分析
6.3.1 影響性能的主要因素
6.3.2 OpenMP程序性能分析實例
本章小結
第7章 MPI編程及性能優(yōu)化
7.1 MPI簡介
7.1.1 MPI及其歷史
7.1.2 典型MPI實現簡介
7.1.3 MPI程序特點
7.1.4 本章內容組織
7.2 MPICH的安裝和配置
7.2.1 在Linux上安裝和配置MPICH
7.2.2 在Windows上安裝MPICH2
7.3 MPI編程基礎
7.3.1 簡單的MPI程序示例
7.3.2 MPI程序的4個基本函數
7.3.3 MPI的點對點通信
7.3.4 消息管理7要素
7.3.5 統(tǒng)計時間
7.3.6 錯誤管理
7.3.7 小結
7.4 MPI群集通信
7.4.1 同步
7.4.2 廣播
7.4.3 聚集
7.4.4 播撒
7.4.5 擴展的聚集和播撒操作
7.4.6 全局交換
7.4.7 規(guī)約與掃描
7.4.8 簡單示例
7.4.9 小結
7.5 MPI性能分析與優(yōu)化舉例
7.5.1 通信開銷的測試
7.5.2 選取計算粒度
7.5.3 聚合消息
7.5.4 解決負載均衡問題
7.5.5 小結
本章小結
第8章 多核軟件工具介紹
8.1 C++編譯器
8.1.1 編譯器對多核的支持
8.1.2 C++編譯器實驗
8.2 VTune性能分析器
8.2.1 性能分析器功能與使用方法
8.2.2 性能分析器實驗
8.3 MKL數學核心函數庫
8.3.1 MKL數學核心函數庫功能與特性
8.3.2 MKL數學核心函數庫性能
8.3.3 MKL數學核心函數庫實驗
8.4 Thread Checker線程檢查器
8.4.1 線程檢查器功能與使用
8.4.2 線程檢查器實驗
8.5 Thread Profiler線程檔案器
8.5.1 線程檔案器的功能與使用
8.5.2 線程檔案器實驗
參考文獻