消息传递并行编程环境MPI pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:科学出版社

作者:陆新民 林鹏

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:1901-1

价格:26.0

装帧:

isbn号码:9787030098054

丛书系列:

图书标签:

• 并行
• 专业
• MPI
• Coding
• MPI
• 并行编程
• 消息传递
• 高性能计算
• 科学计算
• 并行算法
• 计算机科学
• 数值计算
• 集群计算
• 分布式计算

好的，下面是为您编写的一份图书简介，主题聚焦于高性能计算中的多核与异构计算编程模型，与您提到的“消息传递并行编程环境MPI”的主题形成区分。 --- 书籍名称：深度融合：多核CPU与异构加速器编程模型精要 导言：迈向异构计算新纪元 在当今科学计算、大数据分析、人工智能等前沿领域，单一处理器架构的性能瓶颈日益凸显。为了突破冯·诺依曼瓶颈，计算范式正迅速转向以多核CPU为基础，辅以GPU、FPGA等专用加速器组成的异构计算架构。这种混合型的硬件环境，带来了前所未有的计算能力，同时也对软件开发提出了严峻的挑战。开发者不再能仅仅依赖传统的串行编程或单一的并行模型，而是需要精通如何高效地管理和调度不同计算单元之间的工作负载和数据流。 本书《深度融合：多核CPU与异构加速器编程模型精要》旨在深入剖析当前主流的、面向异构系统的软件开发技术栈。我们避开传统的基于消息传递的分布式内存模型（如MPI），转而聚焦于共享内存环境下的多核并行化策略，以及如何将计算密集型任务卸载到异构加速设备上，实现性能的最大化。全书结构围绕“从共享内存到异构加速”的脉络展开，力求为构建面向未来高性能系统的软件工程师提供一套系统、实用的编程工具箱。 第一部分：现代多核CPU的并行化基石 本部分将巩固开发者在现代多核处理器上实现高效并行计算的基础。我们探讨的重点在于如何有效地利用CPU内部的缓存层次结构、SIMD（单指令多数据流）单元以及操作系统提供的调度机制。 核心内容包括： 1. OpenMP 深度解析： 详细讲解OpenMP 4.5及更新标准中关于任务并行、循环优化、数据依赖分析和内存模型（Thread Affinity）的实践。重点分析如何利用`pragma omp declare target`等新特性实现CPU与加速器之间的初步协同。 2. TBB (Threading Building Blocks) 与 C++ 标准库并发： 介绍基于对象的、更高级别的并行化抽象。重点讨论TBB在动态任务调度、流水线构建以及如何利用其并行容器提升算法效率的案例。深入探讨C++17/20引入的`std::execution`策略，及其在泛型算法并行化中的应用。 3. 指令级并行与向量化： 不仅仅是编译器自动优化，而是深入到如何通过内在函数（Intrinsics）手动控制SIMD寄存器（如SSE, AVX-512），实现数据级并行的高效编码技巧，这是多核性能优化的关键一环。 第二部分：面向异构加速器的编程范式 现代高性能计算的核心在于高效利用GPU等加速设备。本部分将全面介绍当前最前沿、最主流的异构编程模型，强调数据在CPU主机内存和GPU设备内存之间的传输优化。 核心内容包括： 1. CUDA C/C++ 编程模型精炼： 详述CUDA的层次化内存模型（Global, Shared, Constant Memory），线程组织结构（Grid, Block, Thread），以及流（Stream）的概念。重点剖析异步操作与重叠计算的实现，确保主机端和设备端能够真正并行工作，而非相互等待。 2. 统一内存与迁移策略： 探讨NVIDIA的统一内存（Unified Memory）机制如何简化编程模型，同时深入分析其背后的数据迁移策略（Page Faulting）。我们提供实用准则，指导开发者判断何时应手动管理数据拷贝，何时可信赖系统自动迁移。 3. OpenACC/OpenMP Target Offloading： 介绍基于编译器的指令卸载方法。通过对比OpenACC的指令集与OpenMP Target的指令集，展示如何使用更少的代码侵入性实现对多种加速器（如NVIDIA, AMD, Intel Xeon Phi的后继者）的跨平台兼容性加速。 第三部分：融合与互操作：混合编程架构实践 异构计算的挑战不仅在于为每个单元编写代码，更在于如何让它们作为一个整体协同工作。本部分聚焦于高级别的融合技术和性能调优策略。 核心内容包括： 1. SYCL (C++ for Heterogeneous Architectures)： 作为一个基于标准C++的、旨在替代特定厂商API的开放标准，SYCL的地位日益重要。本书将详细介绍SYCL如何通过单一代码库管理CPU和多种加速器（基于OpenCL或CUDA后端），并重点演示如何利用其队列（Queue）和访问器（Accessor）机制实现复杂数据依赖的并行化。 2. 数据上下文与生命周期管理： 深入探讨在混合架构中，如何最小化昂贵的数据传输。我们将介绍零拷贝技术（Zero-Copy）的应用场景，以及如何设计数据结构以适应特定的内存访问模式，从而避免不必要的总线竞争。 3. 性能分析与瓶颈诊断： 强调在异构系统中，性能瓶颈可能出现在任何一端：CPU的指令限制、GPU的内存带宽限制、或是主机与设备之间的数据传输延迟。介绍使用NVIDIA Nsight Systems、Intel VTune等工具对混合代码进行端到端分析的方法论。 总结与展望 本书的读者群体面向具备C/C++基础，希望从传统并行计算领域深入到现代异构计算领域的工程师、研究人员和高年级学生。通过本书的学习，读者将能够自信地构建能在多核CPU集群上高效运行，并充分利用附带GPU/加速器的混合工作负载应用程序。我们将为您揭示性能优化的真正奥秘，即理解不同计算单元的内在特性，并为其量身定制数据管理和任务调度的策略。 ---

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这是一本令人振奋的读物，对于任何希望深入理解并行计算底层机制，特别是消息传递接口（MPI）的开发者和研究者来说，绝对不容错过。它以一种非常有条理的方式，将抽象的概念具象化，让读者能够逐步建立起对分布式内存系统中进程间通信的深刻认识。开篇的引言就巧妙地铺垫了并行计算的必要性，以及MPI作为事实标准的历史渊源和技术优势，为后续的深入探讨打下了坚实的基础。书中详细阐述了MPI的基本概念，如进程、通信子、拓扑结构等，并以大量的代码示例来辅助理解。这些示例并非简单的“hello world”式的演示，而是包含了实际应用场景的简化模型，例如在矩阵运算、粒子模拟等领域，展示了如何有效地利用MPI进行数据交换和同步。书中对点对点通信的讲解尤其细致，从 `MPI_Send` 和 `MPI_Recv` 的基本用法，到阻塞与非阻塞通信的区别，再到集体通信操作的引入，每一个环节都循序渐进，毫不含糊。对于像 `MPI_Bcast`、`MPI_Reduce`、`MPI_Allgather` 这样的集体操作，作者不仅解释了它们的语义，更深入地分析了其在不同通信拓扑和硬件环境下的性能表现，并给出了优化建议。本书的另一大亮点在于其对 MPI 错误处理和调试的重视，这对于任何从事并行编程的实践者来说都是至关重要的。书中提供的调试技巧和常见错误模式分析，能够极大地缩短开发周期，提高代码的健壮性。此外，作者还涉及了MPI在不同平台上的配置和编译方法，以及与其他并行编程模型（如OpenMP）的结合使用，为读者提供了更广阔的视野。总而言之，这本书是一部关于MPI的百科全书式的指南，既有理论深度，又有实践指导意义，是学习和掌握MPI的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书如同一位经验丰富的向导，带领我在并行编程的广袤森林中，找到了通往MPI这座宝藏的清晰路径。作者以一种极其严谨但又不失趣味的方式，将MPI这一强大的并行编程接口，化繁为简，呈现在读者面前。我之所以如此钟爱这本书，是因为它真正做到了“授人以渔”。作者不仅仅是教我如何使用MPI的API，更重要的是，他引导我理解MPI的设计哲学和背后的原理。书中对MPI的进程模型和通信机制的阐述，让我对分布式内存系统的运作有了深刻的认识。我尤其喜欢作者在讲解MPI的非阻塞通信时所展现出的细致。他不仅详细介绍了 `MPI_Isend`、`MPI_Irecv` 的用法，还深入分析了请求（Request）对象的管理和轮询（Polling）机制，以及如何利用它们来提高程序的并发性和效率。这种对细节的极致挖掘，使得读者能够真正掌握MPI的精髓。让我印象深刻的是，本书在介绍MPI的拓扑结构时，并没有停留在理论层面，而是通过一系列生动的实例，展示了如何利用网格拓扑、图拓扑来优化通信模式，从而提高程序的性能。例如，在讲解并行求解偏微分方程时，作者会详细展示如何构建二维网格拓扑，以及如何利用 `MPI_Send` 和 `MPI_Recv` 在局部邻居之间进行数据交换。此外，本书还对MPI的错误处理机制、进程拓扑的创建和管理，以及MPI在不同平台上的移植和优化等问题进行了深入的探讨，为读者提供了全方位的指导。总而言之，这本书是我在并行编程学习道路上遇到的最宝贵的财富，它让我不仅掌握了MPI这项强大的工具，更重要的是，它培养了我解决复杂并行计算问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书，如同一位智慧的引路人，将我从并行编程的迷雾中，带入了清晰明朗的道路。作者以一种极其细腻且富有逻辑性的方式，将 MPI 这一强大的并行编程接口，抽丝剥茧，呈现在读者面前。我之所以如此推崇这本书，是因为它不仅仅是提供了技术性的指导，更重要的是，它培养了我对并行计算的深刻理解和解决问题的能力。书中对 MPI 的进程模型和通信机制的讲解，如同在为我描绘一幅分布式系统的宏伟蓝图。我特别欣赏作者在讲解 MPI 的点对点通信模式时所展现出的严谨。他不仅区分了阻塞和非阻塞通信，还深入分析了缓冲通信和未缓冲通信的区别，并详细解释了它们在不同场景下的适用性和潜在的性能影响。这种对细节的极致追求，让我能够真正理解 MPI 的精髓。让我印象深刻的是，本书在介绍 MPI 的集体通信操作时，并没有停留在 API 的层面，而是深入剖析了各种集体通信算法的实现原理和性能权衡。例如，在讲解 `MPI_Reduce` 时，作者会详细介绍不同的归约树算法，以及它们在通信延迟和带宽利用上的差异。这种深度分析，对于需要进行大规模并行计算优化的开发者来说，具有极高的参考价值。此外，本书还对 MPI 的持久通信、线程安全以及 MPI 在分布式内存系统中的错误处理和调试等方面进行了详尽的阐述，为读者提供了更广阔的视野和更深入的理解。总而言之，这本书是我在并行编程学习道路上遇到的最深刻、最有启发性的读物之一，它不仅教会了我如何使用 MPI，更重要的是，它培养了我对并行计算的深刻理解和解决问题的能力，为我今后的编程之路奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书如同一扇通往高性能计算殿堂的神秘之门，而MPI，便是开启这扇门的钥匙。作者以一种令人惊叹的清晰度和深度，引领读者一步步探索并行编程的奥秘。我之所以如此推崇这本书，是因为它不仅仅是一本技术手册，更是一本能够激发思考、培养能力的“武功秘籍”。书中的每一章都像是一次精心设计的冒险，充满了挑战与惊喜。从最基础的MPI进程模型，到复杂的分布式数据结构和算法，作者都用一种非常接地气的方式进行讲解。他善于用类比和生动的语言，将抽象的通信模式转化为读者能够理解的场景。例如，在讲解MPI的通信端口和通道时，他会用日常生活中发送和接收包裹的比喻，让我瞬间茅塞顿开。我对书中关于MPI通信模式的深入分析尤为着迷。作者并没有停留在介绍 `MPI_Send` 和 `MPI_Recv` 的基本用法，而是深入探讨了阻塞、非阻塞、同步、缓冲等多种通信模式，并详细分析了它们在不同场景下的适用性和潜在的性能影响。这种对细节的极致追求，使得读者能够真正理解MPI的精髓。特别值得一提的是，本书在讲解MPI的集体通信操作时，不仅展示了函数的用法，更深入地剖析了各种集体通信算法的底层实现原理和性能权衡。例如，对于 `MPI_Allreduce`，作者会介绍不同归约树的构建方式，以及它们在通信延迟和带宽利用上的差异。这种深度分析，对于需要进行大规模并行计算优化的开发者来说，具有极高的价值。此外，作者还提供了关于MPI在不同操作系统和硬件架构下的移植和优化指南，以及对MPI标准未来发展趋势的展望，让读者能够站在更高的视角来审视和学习MPI。这本书无疑是我在并行编程领域遇到的最深刻、最有启发性的读物之一。

评分☆☆☆☆☆

这部著作简直就是为我量身定做的“并行编程圣经”！在接触这本书之前，我对MPI的理解可谓是“雾里看花，水中望月”，总觉得那些抽象的函数调用背后隐藏着无数的玄机，难以捉摸。然而，这本书以一种极其亲切且富有逻辑性的方式，一点点揭开了MPI的面纱。作者的叙述风格非常独特，不是那种干巴巴的技术手册，而是更像一位经验丰富的导师，娓娓道来，深入浅出。他善于从问题的本质出发，引导读者去思考“为什么需要MPI？”，“MPI是如何解决这个问题的？”，而不是仅仅罗列API。书中的图示和类比非常生动形象，比如用“信封”和“邮递员”来比喻消息传递，用“教室”和“同学们”来比喻进程组，让原本枯燥的概念瞬间变得鲜活起来。我尤其喜欢作者在讲解集体通信时，对不同算法的权衡分析。例如，在解释 `MPI_Reduce` 时，他不仅展示了如何使用，还深入探讨了树形归约、链式归约等不同策略的性能差异，并结合实际的硬件架构，给出了如何在特定场景下选择最优算法的指导。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我受益匪浅。书中对MPI性能调优的章节更是点睛之笔，详细介绍了诸如避免过度通信、优化消息大小、利用硬件特性等一系列实用的技巧，这些都是在实际工程中能够直接应用的宝贵经验。此外，作者还巧妙地融入了对MPI标准演进的介绍，让我对MPI的未来发展有了更清晰的认识。总的来说，这本书不仅教授了我如何使用MPI，更重要的是培养了我对并行通信的深刻理解和解决问题的能力，是每一个渴望在高性能计算领域有所建树的程序员的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

这是一本将理论深度与实践指导完美融合的杰作。作者在书中呈现了一种极为严谨但又不失易读性的写作风格，仿佛一位技艺精湛的工匠，将复杂的MPI概念精心雕琢，呈现在读者面前。本书的结构设计堪称典范，从最基础的进程启动和终止，到复杂的并行算法实现，层层递进，逻辑严密。初学者可以跟随章节顺序，逐步构建对MPI的认知体系；而有经验的开发者，也能从中找到深化理解和解决问题的灵感。我特别欣赏作者在处理MPI函数时，所展现出的细致入微。例如，对于 `MPI_Send` 和 `MPI_Recv` 的各种模式，他不仅列举了不同模式的调用方式，更深入地剖析了它们在内存管理、同步机制以及潜在的死锁问题上的区别和联系。通过大量的图示和伪代码，作者清晰地展示了数据在进程间的流动过程，以及同步点的重要性。在讲解高级的集体通信操作时，作者更是将理论与应用相结合，以具体的并行算法为例，例如并行排序、矩阵乘法等，详细演示了如何利用MPI高效地实现这些算法，并对比了不同MPI函数的性能表现。让我印象深刻的是，作者在书中还专门辟出了章节来讨论MPI的拓扑结构，如网格（Cartesian）和图形（Graph）拓扑，并阐述了它们如何能够极大地优化通信模式，减少通信开销。这对于需要构建复杂并行程序的开发者来说，无疑是宝贵的财富。此外，本书在错误检测和调试策略方面的深入探讨，也足以体现作者的匠心独运，提供了许多实用的建议，帮助开发者避免陷入常见的陷阱。这本书就像一位全知全能的向导，带领我穿越MPI的复杂世界，让我不仅掌握了工具，更理解了背后的原理，为我今后的并行编程之路奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这部著作，堪称是 MPI 领域的一部“百科全书”，内容之详实，讲解之深入，令人叹为观止。作者以其深厚的学术功底和丰富的实践经验，将 MPI 的方方面面都展现得淋漓尽致。从最基础的进程创建和管理，到复杂的通信模式和并行算法实现，本书都提供了详尽的阐述和大量的代码示例。我尤其欣赏作者在讲解 MPI 的集体通信操作时所展现出的独到见解。他不仅仅是介绍函数的用法，而是深入剖析了各种集体通信算法的实现原理和性能特点。例如，在讲解 `MPI_Allgather` 时，作者会对比不同的实现策略（如树形、链式），并分析它们在通信开销和延迟上的差异。这种深入的分析，对于需要进行大规模并行计算优化的开发者来说，具有极高的参考价值。让我印象深刻的是，本书对 MPI 的错误处理和调试机制的重视。作者提供了许多实用的调试技巧和常见错误模式的分析，帮助读者快速定位和解决并行程序中的问题。例如，对于常见的死锁问题，书中详细分析了死锁产生的原因，并提供了多种避免和解决死锁的方法。此外，本书还对 MPI 在不同平台上的配置和编译方法，以及与其他并行编程技术（如OpenMP、CUDA）的结合使用进行了介绍，为读者提供了更广阔的视野。总而言之，这本书是一部不可多得的 MPI 学习宝典，无论你是初学者还是有经验的开发者，都能从中获益匪浅。它不仅能够帮助你掌握 MPI 的使用方法，更能够让你深刻理解并行计算的本质，为你在高性能计算领域的发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己仿佛掌握了一种全新的思维方式——一种能够驾驭海量计算资源、解决复杂问题的思维方式。作者以一种极具煽动性的方式，将MPI的强大之处展现在读者面前，让我对并行计算产生了前所未有的热情。本书的开篇就以一系列引人入胜的实际应用场景，如天气预报、基因测序、宇宙模拟等，勾勒出了高性能计算的广阔图景，并巧妙地引出了MPI作为实现这些目标的关键技术。我特别欣赏作者在讲解MPI的基本通信原语时，所采用的“由简入繁”的策略。他从最简单的 `MPI_Send` 和 `MPI_Recv` 开始，逐步引入了各种通信模式和选项，并以生动形象的图示来展示数据在进程间的传输过程，让我能够直观地理解通信的机制。让我印象深刻的是，本书在讲解MPI的集体通信时，不仅仅是列举函数的用法，而是深入分析了各种集体通信算法的效率和适用性。例如，在介绍 `MPI_Bcast` 时，作者会讨论二叉树广播、扇形广播等不同算法的区别，以及它们在通信延迟和带宽利用上的差异。这种对底层机制的深入剖析，让我能够更好地理解为什么在某些情况下，某些集体通信函数会比其他函数表现更好。此外，书中对MPI的进程管理和通信子（Communicator）的讲解，也让我看到了MPI在构建复杂并行程序时的灵活性和强大之处。通过对进程组的划分和通信范围的限定，我能够清晰地组织和管理大量的并行进程。本书还包含了关于MPI在分布式文件系统、GPU加速以及其他并行编程模型集成等方面的介绍，为我打开了更广阔的视野。总而言之，这本书不仅教会了我如何使用MPI，更重要的是，它激发了我对并行计算的无限遐想，让我看到了用代码征服计算难题的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这部著作，与其说是技术书籍，不如说是一次关于并行计算哲学的深度对话。作者以其超凡的洞察力和精炼的笔触，将MPI这一复杂的并行编程接口，还原成了一套逻辑清晰、功能强大的通信工具集。从翻开第一页起，我就被这种独特的叙事方式所吸引。作者并没有急于灌输API，而是先从并行计算的本质和挑战出发，引出MPI的诞生和发展历程，让我对MPI的价值有了更深层次的认识。本书在讲解MPI的基本概念时，采用了“问题-解决方案”的模式，紧密结合实际应用场景，让读者在解决问题的过程中，自然而然地掌握MPI的各项功能。我尤其喜欢作者在处理 MPI 的点对点通信和集体通信之间的关系时所展现出的智慧。他清晰地阐述了集体通信如何能够看作是多个点对点通信的组合，以及为何在很多情况下，使用集体通信能够带来更好的性能和更简洁的代码。书中对 `MPI_Sendrecv` 这种特殊的通信模式的讲解，让我领略到了MPI在处理某些复杂通信场景时的优雅和高效。让我印象深刻的是，作者在探讨MPI的拓扑结构时，不仅仅是介绍如何创建和使用，而是深入分析了不同拓扑结构（如周期性、非周期性网格）如何影响通信的局部性和效率，以及如何根据问题本身的特点选择最合适的拓扑。这种基于性能和效率的深入分析，是本书的独特之处。此外，本书还对MPI的持久通信、非阻塞通信以及线程安全等高级话题进行了详尽的阐述，为读者提供了更广阔的视野和更深入的理解。总而言之，这本书不仅仅是关于MPI的教程，更是一本关于如何高效、优雅地进行并行编程的智慧之书，它所传递的思想和方法，将对我的编程生涯产生深远的影响。

评分☆☆☆☆☆

这部著作，在我心中早已超越了一本技术书籍的范畴，它更像是一份关于如何与机器进行高效对话的“沟通指南”。作者以一种极具匠心的方式，将 MPI 这个原本可能显得有些晦涩难懂的并行编程接口，转化为了一套逻辑清晰、易于掌握的通信规则。我之所以如此推崇这本书，是因为它不仅仅是教会我如何调用 MPI 的函数，更重要的是，它帮助我理解了并行计算的底层逻辑和通信的艺术。书中对 MPI 的进程模型和通信机制的阐述，如同一场精妙的戏剧，让我看到了无数个独立的“演员”（进程）如何在统一的舞台（分布式系统）上，通过“对话”（消息传递）来共同完成一部宏大的“剧目”（并行程序）。我尤其欣赏作者在讲解 MPI 的消息传递模式时所展现出的细致。他不仅区分了阻塞和非阻塞通信，还深入分析了缓冲通信和未缓冲通信的潜在问题，并详细解释了它们在不同场景下的适用性和性能影响。这种对细节的极致挖掘，让我能够真正理解 MPI 在内存管理和同步机制上的考量。让我印象深刻的是，本书在介绍 MPI 的集体通信操作时，并没有停留在 API 的表面，而是深入剖析了各种集体通信算法的实现原理和性能权衡。例如，在讲解 `MPI_Alltoall` 时，作者会详细介绍不同的实现策略，以及它们在通信延迟和带宽利用上的差异。这种深度分析，对于需要进行大规模并行计算优化的开发者来说，具有极高的参考价值。此外，本书还对 MPI 的错误处理机制、进程拓扑的创建和管理，以及 MPI 在不同平台上的移植和优化等问题进行了深入的探讨，为读者提供了全方位的指导。总而言之，这本书是我在并行编程学习道路上遇到的最宝贵的财富，它让我不仅掌握了 MPI 这项强大的工具，更重要的是，它培养了我解决复杂并行计算问题的能力，让我看到了用代码征服计算难题的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

作用大概跟help差不多

评分☆☆☆☆☆

作用大概跟help差不多

评分☆☆☆☆☆

作用大概跟help差不多

评分☆☆☆☆☆

作用大概跟help差不多

评分☆☆☆☆☆

作用大概跟help差不多