多核程序設計

內容概要

　　本書介紹了多核體系結構、多核處理器、硬件支持、系統(tǒng)軟件的現(xiàn)狀，詳細講解了在多核平臺上進行軟件開發(fā)的理論與方法。從硬件入手介紹多核計算機的發(fā)展，介紹了并行算法與常用算法，之后以線程為出發(fā)點介紹多線程程序設計基礎理論。然后結合Windows平臺與Linux平臺及多核廠家提供的軟件調優(yōu)工具，詳細介紹了多核程序設計與調優(yōu)方法。除此以外，還詳細介紹了OpenMP與MPI利用多核平臺進行并行程序設計的方法等。　　本書涵蓋了多核軟件設計各個方面，通過詳細的例子引導讀者迅速學習多核平臺上的程序設計技術。本書適于計算機相關專業(yè)方向的學生與工程師了解多核基礎原理與進展。

書籍目錄

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(shù)據(jù)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(shù)值算法2.8.1 并行矩陣乘法2.8.2 線性代數(shù)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API4.2.1 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(xiàn)4.3 線程執(zhí)行和資源存取4.3.1 Win32線程同步的實現(xiàn)4.3.2 MFC線程同步的實現(xiàn)4.3.3 Net Framework線程同步的實現(xiàn)4.4 多線程調試與優(yōu)化技術4.4.1 調試器中的數(shù)據(jù)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(shù)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 mutex5.4.2 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(xiàn)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MPICH7.2.2 在Windows上安裝MPICH27.3 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(shù)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(shù)學核心函數(shù)庫8.3.1 MKL數(shù)學核心函數(shù)庫功能與特性8.3.2 MKL數(shù)學核心函數(shù)庫性能8.3.3 MKL數(shù)學核心函數(shù)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

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