高性能计算并行编程技术：MPI并行程序设计

内容简介

　　本书介绍目前最常见的并行程序——MPI并行程序设计方法，它适合高等院校计算机专业高年级本科生、非计算机专业研究生作为教材和教学参考书，也适合广大的并行计算（高性能计算）用户作为自学参考书。具有FORTRAN语言和C语言编程经验的人员都可以阅读并掌握本书的内容。书中首先介绍了并行程序设计基础，提供给读者进行并行程序设计所需要的基本知识；然后介绍MPI的基本功能，从简单的例子入手，告诉读者MPI程序设计的基本过程和框架，这一部分是具有C或FOR－TRAN串行程序设计经验的人员很容易理解和接受的；接下来介绍MPI程序设计的高级特征，这是已经掌握了MPI基本程序设计的人员进一步编写简洁高效的MPI程序、使用各种高级和复杂的MPI功能所需要的；最后一部分介绍了MPI的最新发展和扩充MPI－2，其中包括三个部分，动态进程管理、远程存储访问和并行文件读写。本书包括了MPI-1的全部调用和MPI－2的关键扩充部分的调用，并附以大量的图表和示例性程序，对程序的关键部分给出了讲解或注释。读者若能将例子和对MPI调用的讲解结合起来学习，会取得更好的效果。本书的目的，不仅是教给读者如何去编写从简单到复杂的MPI并行程序，更重要的是，希望读者通过本书的学习，在以后解决问题的过程中能够树立并行求解的概念，使并行方法真正成为广大应用人员和程序开发员手中的重要工具。

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图书目录

序
   前言
   第一部分  并行程序设计基础
   第1章  并行计算机
     1. 1  并行计算机的分类
     1. 1. 1  指令与数据
     1. 1. 2  存储方式
     1. 2  物理问题在并行机上的求解
     1. 3  小结
   第2章  并行编程模型与并行语言
     2. 1  并行编程模型
     2. 2  并行语言
     2. 3  小结
   第3章  并行算法
     3. 1  并行算法分类
     3. 2  并行算法的设计
     3. 3  小结
   第二部分  基本的MPI并行程序设计
   第4章  MPI简介
     4. 1  什么是MPI
     4. 2  MPI的目的
     4. 3  MPI的产生
     4. 4  MPI的语言绑定
     4. 5  目前主要的MPI实现
     4. 6  小结
   第5章  第一个MPI程序
     5. 1  MPI实现的“Hello  World!”
     5. 1. 1  用FORTRAN 77+MPI实现
     5. 1. 2  用C+MPI实现
     5. 2  MPI程序的一些惯例
     5. 3  小结
   第6章  六个接口构成的MPI子集
     6. 1  子集介绍
     6. 1. 1  MPI调用的参数说明
     6. 1. 2  MPI初始化
     6. 1. 3  MPI结束
     6. 1. 4  当前进程标识
     6. 1. 5  通信域包含的进程数
     6. 1. 6  消息发送
     6. 1. 7  消息接收
     6. 1. 8  返回状态status
     6. 1. 9  一个简单的发送和接收的例子
     6. 2  MPI预定义数据类型
     6. 3  MPI数据类型匹配和数据转换
     6. 3. 1  MPI类型匹配规则
     6. 3. 2  数据转换
     6. 4  MPI消息
     6. 4. 1  MPI消息的组成
     6. 4. 2  任意源和任意标识
     6. 4. 3  MPI通信域
     6. 5  小结
   第7章  简单的MPI程序示例
     7. 1  用MPI实现计时功能
     7. 2  获取机器的名字和MPI版本号
     7. 3  是否初始化及错误退出
     7. 4  数据接力传送
     7. 5  任意进程问相互问候
     7. 6  任意源和任意标识的使用
     7. 7  编写安全的MPI程序
     7. 8  小结
   第8章  MPI并行程序的两种基本模式
     8. 1  对等模式的MPI程序设计
     8. 1. 1  问题描述——Jacobi迭代
     8. 1. 2  用MPI程序实现Jacobi迭代
     8. 1. 3  用捆绑发送接收实现Jacobi迭代
     8. 1. 4  引入虚拟进程后Jacobi迭代的实现
     8. 2  主从模式的MPI程序设计
     8. 2. 1  矩阵向量乘
     8. 2. 2  主进程打印各从进程的消息
     8. 3  小结
   第9章  不同通信模式MPI并行程序的设计
     9. 1  标准通信模式
     9. 2  缓存通信模式
     9. 3  同步通信模式
     9. 4  就绪通信模式
     9. 5  小结
   第10章  MPICH的安装与MPI程序的运行
     10. 1  Linux环境下的MPICH
     10. 1. 1  安装
     10. 1. 2  主要目录介绍
     10. 1. 3  编译命令
     10. 1. 4  执行步骤
     10. 1. 5  放权
     10. 1. 6  运行命令和配置文件
     10. 1. 7  其他可执行命令
     10. 2  Windows NT环境下的MPICH
     10. 2. 1  安装
     10. 2. 2  编译
     10. 2. 3  配置和运行
     10. 2. 4  小结
   第11章  常见错误
     11. 1  程序设计中的错误
     11. 2  运行时的错误
     11. 3  小结
   第三部分  高级MPI并行程序设计
   第12章  非阻塞通信MPI程序设计
     12. 1  阻塞通信
     12. 2  非阻塞通信简介
     12. 3  非阻塞标准发送和接收
     12. 4  非阻塞通信与其他三种通信模式的组合
     12. 5  非阻塞通信的完成
     12. 5. 1  单个非阻塞通信的完成
     12. 5. 2  多个非阻塞通信的完成
     12. 6  非阻塞通信对象
     12. 6. 1  非阻塞通信的取消
     12. 6. 2  非阻塞通信对象的释放
     12. 7  消息到达的检查
     12. 8  非阻塞通信有序接收的语义约束
     12. 9  用非阻塞通信来实现Jacobi迭代
     12. 10  重复非阻塞通信
     12. 11  用重复非阻塞通信来实现Jacobi迭代
     12. 12  小结
   第13章  组通信MPI程序设计
     13. 1  组通信概述
     13. 1. 1  组通信的消息通信功能
     13. 1. 2  组通信的同步功能
     13. 1. 3  组通信的计算功能
     13. 2  广播
     13. 3  收集
     13. 4  散发
     13. 5  组收集
     13. 6  全互换
     13. 7  同步
     13. 8  归约
     13. 9  MPI预定义的归约操作
     13. 10  求值
     13. 11  组归约
     13. 12  归约并散发
     13. 13  扫描
     13. 14  不同类型归约操作的简单对比
     13. 15  不正确的组通信方式
     13. 16  MINL0C和MAXL0C
     13. 17  用户自定义归约操作
     13. 18  小结
   第14章  具有不连续数据发送的MPI程序设计
     14. 1  派生数据类型
     14. 2  新数据类型的定义
     14. 2. 1  连续复制的类型生成
     14. 2. 2  向量数据类型的生成
     14. 2. 3  索引数据类型的生成
     14. 2. 4  结构数据类型的生成
     14. 2. 5  新类型递交和释放
     14. 3  地址函数
     14. 4  与数据类型有关的调用
     14. 5  下界标记类型和上界标记类型
     14. 6  打包与解包
     14. 7  小结
   第15章  MPI的进程组和通信域
     15. 1  简介
     15. 2  进程组的管理
     15. 3  通信域的管理
     15. 4  组间通信域
     15. 5  属性信息
     15. 6  小结
   第16章  具有虚拟进程拓扑的MPI程序设计
     16. 1  虚拟拓扑简介
     16. 2  笛卡儿拓扑
     16. 3  图拓扑
     16. 4  再看Jacobi迭代的例子
     16. 5  小结
   第17章  MPI对错误的处理
     17. 1  与错误处理有关的调用
     17. 2  小结
   第18章  MPI函数调用原型列表与简单解释
     18. 1  MPI—1与C语言的接口
     18. 2  MPI—1与FORTRAN语言的接口
     18. 3  MPI—2与C语言的接口
     18. 4  MPI—2与FORTRAN语言的接口
     18. 5  小结
   第四部分  MPI的最新发展MIP-2
   第19章  动态进程管理
     19. 1  组间通信域
     19. 2  动态创建新的MPI进程
     19. 3  独立进程间的通信
     19. 4  基于socket的通信
     19. 5  小结
   第20章  远程存储访问
     20. 1  简介
     20. 2  窗口的创建与窗口操作
     20. 2. 1  创建窗口
     20. 2. 2  向窗口写
     20. 2. 3  从窗口读
     20. 2. 4  对窗口数据的运算
     20. 3  窗口同步管理
     20. 3. 1  栅栏方式
     20. 3. 2  握手方式
     20. 3. 3  锁方式
     20. 4  小结
   第21章  并行I／0
     21. 1  概述
     21. 2  并行文件管理的基本操作
     21. 3  显式偏移的并行文件读写
     21. 3. 1  阻塞方式
     21. 3. 2  非阻塞方式
     21. 3. 3  两步非阻塞组调用
     21. 4  多视口的并行文件并行读写
     21. 4. 1  文件视口与指针
     21. 4. 2  阻塞方式的视口读写
     21. 4. 3  非阻塞方式的视口读写
     21. 4. 4  两步非阻塞视口组调用方式
     21. 5  共享文件读写
     21. 5. 1  阻塞共享文件读写
     21. 5. 2  非阻塞共享文件读写
     21. 5. 3  两步非阻塞共享文件组读写
     21. 6  分布式数组文件的存取
     21. 7  小结
   网上资源
   参考文献
   英汉术语对照表
   MPI调用索引
   程序索引
   图索引
   表索引
   附录1  MPI常量列表
   附录2  MPICH l.2.1函数列表