多核編程

前言

　　計算機從誕生開始，人們就沒有停止過對其性能提升的要求。而計算機的性能是通過CPU的性能衡量的。以往CPU廠商主要通過提高時鐘頻率的辦法保證CPU性能的提升，但僅僅提高單核芯片的速度會產(chǎn)生過多熱量且無法帶來相應(yīng)的性能改善，即便是沒有熱量問題，其性價比也令人難以接受。因此通過持續(xù)地提高單核的時鐘頻率提升計算性能的方法不是行之有效、長期的策略。人們在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)讓CPU發(fā)揮更大的效率，應(yīng)該在一定時間內(nèi)讓CPU完成更多的任務(wù)，因此并行化成為提高CPU性能的新思路?！　∧壳盁o論是臺式機、筆記本電腦、服務(wù)器還

內(nèi)容概要

目前無論是臺式機、筆記本電腦、服務(wù)器還是嵌入式應(yīng)用平臺和移動平臺都采用多核處理器。多核已經(jīng)成為處理器架構(gòu)的主體，由此對操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件提出更多的要求。原有的串行化編程模式在多核平臺上不再適用，取而代之的是一種并行化編程模式。    大連東軟信息學院從2007年開始講授多核編程課程。在教學過程中，多核課程組不斷地完善和擴充多核編程的教學內(nèi)容，多次參加英特爾多核研討會，和英特爾專家共同研討確立注重實踐能力培養(yǎng)的課程架構(gòu)，并在教學實施中，對多核編程內(nèi)容進行分析、分解和組合。在此基礎(chǔ)上，大連東軟信息學院多核課程組和英特爾公司豹技術(shù)專家共同編寫了本教程。    本教程以并行化程序開發(fā)流程為主線，按照問題描述、分解模式確定、選擇并行化編程模核編程的基本思想和基本方法。本教程的主要特色在于由資深韻企業(yè)工程師和具有多年教學經(jīng)驗的教師共同編寫，堅持“工學結(jié)合”的指導(dǎo)思想，既有理論上的系統(tǒng)性，同時具有實踐上的應(yīng)用性，充分體現(xiàn)了面向應(yīng)用、注重實踐的教學要求。

書籍目錄

第1章 多核體系結(jié)構(gòu)與計算能力的提升  1.1 計算能力的演進  1.2 并行計算    1.2.1 并行計算思想    1.2.2 并行計算機的分類  1.3 多線程技術(shù)    1.3.1 線程概念回顧    1.3.2 傳統(tǒng)多線程    1.3.3 同時多線程（SMT）    1.3.4 單芯片多處理器（CMP）  1.4 多核處理器的架構(gòu)與并行化程序設(shè)計第2章 并行化程序設(shè)計方法  2.1 并行化程序開發(fā)流程  2.2 并行化程序設(shè)計綜述    2.2.1 并行化程序設(shè)計    2.2.2 并行編程模型選擇    2.2.3 性能調(diào)優(yōu)第3章 問題描述與并行算法設(shè)計  3.1 問題描述  3.2 可并行性  3.3 分解模式  3.4 相關(guān)性分析  3.5 數(shù)據(jù)競爭    3.5.1 數(shù)據(jù)競爭產(chǎn)生的原因    3.5.2 解決數(shù)據(jù)競爭的方法  3.6 并行算法設(shè)計模式    3.6.1 任務(wù)并行模式    3.6.2 分治模式    3.6.3 幾何模式    3.6.4 流水線模式    3.6.5 算法模式的選擇第4章 Windows APl多線程編程  4.1 Windows線程庫介紹  4.2 Windows APl的基本使用    4.2.1 內(nèi)核對象    4.2.2 線程管理    4.2.3 簡單的例子  4.3 Windows API的線程同步    4.3.1 臨界區(qū)    4.3.2 事件    4.3.3 信號量  4.4 線程池  4.5 綜合案例第5章 OpenMP多線程編程  5.1 OpenMP編程簡介    5.1.1 OpenMP編程的發(fā)展史    5.1.2 OpenMP編程基礎(chǔ)    5.1.3 編譯環(huán)境的搭建  5.2 OpenMP的基本用法    5.2.1 線程的創(chuàng)建    5.2.2 針對for循環(huán)的并行化  5.3 數(shù)據(jù)競爭    5.3.1 數(shù)據(jù)的共享與私有化    5.3.2 有效的數(shù)據(jù)規(guī)約    5.3.3 線程同步  ……第6章 并行化程序性能調(diào)優(yōu)《多核編程》實驗指導(dǎo)書參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 多核體系結(jié)構(gòu)與計算能力的提升　　1946年第一臺電子計算機誕生，六十多年來，計算機技術(shù)得到突飛猛進的發(fā)展。人們對計算機性能的要求越來越高，因而也帶動了計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展和計算性能的不斷提高。而計算機的性能通常是通過CPU的性能來衡量的，以往CPU廠商主要通過提高時鐘頻率的辦法保證CPU性能的提升。隨著CPU的時鐘頻率越來越高，采用這種提高性能的方式也帶來很多副作用，例如過度的能量消耗和過熱以及增加存儲器等待時間等等，這種方式往往會受到制造工藝的限制以及成本過高的制約，因此依靠持續(xù)地提高

編輯推薦

　　Intel與東軟傾力合作推進多核技術(shù)進步；企業(yè)工程師與一線教師聯(lián)手打造多核經(jīng)典教程。

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