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出版者:Alphascript Publishing

作者:Miller, Frederic P.; Vandome, Agnes F.; McBrewster, John

出品人:

页数:106

译者:

出版时间:2009-12-15

价格:USD 57.00

装帧:Paperback

isbn号码:9786130256364

丛书系列:

图书标签:

计算机
编程
MPI
并行计算
高性能计算
分布式计算
并行编程
计算机科学
科学计算
消息传递
集群计算
HPC

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具体描述

《Message Passing Interface》是一本深入探索分布式计算核心概念与实践的权威指南。本书旨在为研究人员、软件工程师以及任何希望构建高性能并行应用程序的开发者提供一个全面而实用的参考。本书的开篇，我们将带领读者穿越并行计算的历史长河，追溯从早期共享内存模型到如今大规模分布式系统的演进。在此过程中，读者将理解为何需要一种标准化的通信协议，以及 Message Passing Interface (MPI) 在这一领域所扮演的关键角色。我们会详细阐述并行计算的基本原理，包括任务划分、数据分布以及通信的必要性，为理解 MPI 的设计理念奠定坚实的基础。核心部分，本书将聚焦 MPI 标准的各项关键功能。读者将学习如何利用 MPI primitives 进行点对点（point-to-point）通信，包括发送（send）、接收（receive）、阻塞（blocking）与非阻塞（non-blocking）操作的区别与应用场景。我们将深入剖析各种发送模式，如标准发送、缓冲发送、同步发送和就绪发送，并提供丰富的代码示例来演示它们的用法和性能考量。除了点对点通信，本书还将详尽介绍 MPI 的集体通信（collective communication）操作。这包括广播（broadcast）、归约（reduce）、 all-reduce、散布（scatter）、收集（gather）、 all-gather 以及前缀（scan）等一系列高效的通信模式。我们将详细解释这些操作背后的算法，以及它们如何在大规模集群中实现高效的数据交换。读者将学会如何根据具体的应用需求选择最合适的集体通信操作，从而显著提升程序的性能。为了使读者能够切实掌握 MPI 的应用，本书提供了大量贴近实际的案例研究。我们将从简单的矩阵向量乘法、图像处理到复杂的科学模拟，如计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA），逐一剖析这些问题的并行化策略，并展示如何使用 MPI 来实现高效的解决方案。每个案例都将包含详细的代码实现、性能分析以及优化建议，帮助读者将理论知识转化为实践能力。在深入探讨 MPI 的基础上，本书还将涵盖一些高级主题，以满足更复杂的应用需求。这包括 MPI 数据类型（derived data types）的创建与使用，这允许用户定义自定义的通信缓冲区，以匹配异构数据结构，从而提高通信效率。我们还将讨论 MPI 拓扑（MPI topologies）的概念，如 Cartesian 和 Graph 拓扑，以及如何利用它们来优化通信模式，减少通信开销。此外，本书还将涉及 MPI 与其他并行编程模型（如 OpenMP）的结合使用，以及如何在异构计算环境中利用 MPI。我们将探讨 MPI 在分布式共享内存（Distributed Shared Memory, DSM）和消息队列（Message Queue）等技术中的应用，为读者提供更广阔的视野。最后，本书还会提供关于 MPI 程序调试、性能剖析和优化的实用技巧。读者将学习如何使用常见的调试工具，识别和解决潜在的并发问题，以及如何通过分析通信模式来优化程序的性能瓶颈。《Message Passing Interface》不仅是一本技术手册，更是一本引领读者进入并行计算世界、掌握高效分布式编程技能的宝贵资源。无论您是刚刚接触并行计算，还是希望深化对 MPI 的理解，本书都将成为您不可或缺的伙伴。