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出版者:Alphascript Publishing

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

出品人:

頁數:106

译者:

出版時間:2009-12-15

價格:USD 57.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9786130256364

叢書系列:

圖書標籤:

計算機
編程
MPI
並行計算
高性能計算
分布式計算
並行編程
計算機科學
科學計算
消息傳遞
集群計算
HPC

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具體描述

《Message Passing Interface》是一本深入探索分布式計算核心概念與實踐的權威指南。本書旨在為研究人員、軟件工程師以及任何希望構建高性能並行應用程序的開發者提供一個全麵而實用的參考。本書的開篇，我們將帶領讀者穿越並行計算的曆史長河，追溯從早期共享內存模型到如今大規模分布式係統的演進。在此過程中，讀者將理解為何需要一種標準化的通信協議，以及 Message Passing Interface (MPI) 在這一領域所扮演的關鍵角色。我們會詳細闡述並行計算的基本原理，包括任務劃分、數據分布以及通信的必要性，為理解 MPI 的設計理念奠定堅實的基礎。核心部分，本書將聚焦 MPI 標準的各項關鍵功能。讀者將學習如何利用 MPI primitives 進行點對點（point-to-point）通信，包括發送（send）、接收（receive）、阻塞（blocking）與非阻塞（non-blocking）操作的區彆與應用場景。我們將深入剖析各種發送模式，如標準發送、緩衝發送、同步發送和就緒發送，並提供豐富的代碼示例來演示它們的用法和性能考量。除瞭點對點通信，本書還將詳盡介紹 MPI 的集體通信（collective communication）操作。這包括廣播（broadcast）、歸約（reduce）、 all-reduce、散布（scatter）、收集（gather）、 all-gather 以及前綴（scan）等一係列高效的通信模式。我們將詳細解釋這些操作背後的算法，以及它們如何在大規模集群中實現高效的數據交換。讀者將學會如何根據具體的應用需求選擇最閤適的集體通信操作，從而顯著提升程序的性能。為瞭使讀者能夠切實掌握 MPI 的應用，本書提供瞭大量貼近實際的案例研究。我們將從簡單的矩陣嚮量乘法、圖像處理到復雜的科學模擬，如計算流體動力學（CFD）和有限元分析（FEA），逐一剖析這些問題的並行化策略，並展示如何使用 MPI 來實現高效的解決方案。每個案例都將包含詳細的代碼實現、性能分析以及優化建議，幫助讀者將理論知識轉化為實踐能力。在深入探討 MPI 的基礎上，本書還將涵蓋一些高級主題，以滿足更復雜的應用需求。這包括 MPI 數據類型（derived data types）的創建與使用，這允許用戶定義自定義的通信緩衝區，以匹配異構數據結構，從而提高通信效率。我們還將討論 MPI 拓撲（MPI topologies）的概念，如 Cartesian 和 Graph 拓撲，以及如何利用它們來優化通信模式，減少通信開銷。此外，本書還將涉及 MPI 與其他並行編程模型（如 OpenMP）的結閤使用，以及如何在異構計算環境中利用 MPI。我們將探討 MPI 在分布式共享內存（Distributed Shared Memory, DSM）和消息隊列（Message Queue）等技術中的應用，為讀者提供更廣闊的視野。最後，本書還會提供關於 MPI 程序調試、性能剖析和優化的實用技巧。讀者將學習如何使用常見的調試工具，識彆和解決潛在的並發問題，以及如何通過分析通信模式來優化程序的性能瓶頸。《Message Passing Interface》不僅是一本技術手冊，更是一本引領讀者進入並行計算世界、掌握高效分布式編程技能的寶貴資源。無論您是剛剛接觸並行計算，還是希望深化對 MPI 的理解，本書都將成為您不可或缺的夥伴。