MIC高性能计算编程指南

序一序二前言第一篇 MIC基础篇第1章 MIC高性能计算1.1 多核、众核计算的发展1.2 MIC技术简介1.3 为什么要选择MIC1.3.1 SMP1.3.2 集群（cluster）1.3.3 GPGPU第2章 MIC硬件及软件架构2.1 MIC硬件架构2.1.1 术语解析2.1.2 MIC硬件架构概览2.1.3 MIC Core2.1.4 环形互联总线Ring2.1.5 CLOCK2.1.6 页表（Page Tables）2.1.7 系统接口2.1.8 性能监控单元和事件管理器2.1.9 电源管理2.2 MIC软件架构2.2.1 概述2.2.2 Bootstrap2.2.3 Linux加载器2.2.4 微操作系统（OS）2.2.5 对称通信接口（SCIF）2.2.6 主机驱动2.2.7 sysfs节点2.2.8 MPI应用的MIC软件栈2.2.9 应用编程接口（API）第3章 MIC安装、环境配置3.1 MIC环境配置3.1.1 前期准备3.1.2 安装Host端的Linux操作系统3.1.3 安装MIC驱动3.1.4 安装在MIC上编译C/C 的编译器3.2 SDK示例运行第4章 第一个MIC实例——计算PI第5章 OpenMP和MPI编程基础5.1 OpenMP基础5.1.1 OpenMP简介5.1.2 OpenMP编程模型5.1.3 OpenMP语法简要介绍5.2 MPI基础5.2.1 启动和终止MPI库5.2.2 获取信息5.2.3 发送和接收消息第6章 MIC编程6.1 MIC编程模型6.2 应用模式6.2.1 CPU原生模式6.2.2 CPU为主MIC为辅模式6.2.3 CPU与MIC对等模式6.2.4 MIC为主CPU为辅模式6.2.5 MIC原生模式6.3 MIC基本语法6.3.1 offload6.3.2 变量和函数声明6.3.3 头文件6.3.4 环境变量6.3.5 编译选项6.3.6 其他问题6.4 MIC上的MPI6.4.1 MIC上的MPI限制6.4.2 MIC上MPI编程模型6.4.3 MIC上的MPI环境配置6.4.4 编译及使用6.4.5 MIC上的MPI示例6.5 SCIF编程6.5.1 什么是SCIF6.5.2 SCIF的基本概念介绍6.5.3 SCIF基本通信过程6.5.4 SCIF用到的API函数第7章 MIC软件调试与性能分析工具7.1 Intel软件工具链对MIC的支持7.2 MIC软件调试工具IDB7.2.1 IDB简介7.2.2 IDB的操作界面7.2.3 IDB对MIC架构的支持与要求7.2.4 使用IDB调试MIC程序7.3 MIC性能分析工具VTune第8章 Intel MIC MKL库使用方法8.1 Intel MKL核心函数库介绍8.2 在MIC卡上使用Intel MKL8.2.1 编译器辅助offload方式8.2.2 自动offload方式8.3 FFT在MIC上的使用8.3.1 FFT简介8.3.2 FFT在MIC上的使用方法一8.3.3 FFT在MIC上的使用方法二8.4 BLAS在MIC上的使用8.4.1 BLAS简介8.4.2 在MIC上调用BLAS库方法第二篇 性能优化篇第9章 MIC性能优化9.1 MIC性能优化策略9.2 MIC优化方法9.2.1 并行度优化9.2.2 内存管理优化9.2.3 数据传输优化9.2.4 存储器访问优化9.2.5 向量化优化9.2.6 负载均衡优化9.2.7 MIC线程扩展性优化第10章 MIC优化示例：矩阵乘法10.1 矩阵乘法串行算法10.2 OpenMP多线程矩阵乘法10.3 MIC多线程矩阵乘法10.3.1 基本版本10.3.2 向量化优化10.3.3 SIMD指令优化10.3.4 矩阵分块乘法第三篇 工程开发篇第11章 基于MIC的HPC应用开发过程11.1 热点测试11.1.1 准备工作11.1.2 热点测试及定位11.2 程序分析11.2.1 程序移植模式分析11.2.2 计算规模分析11.2.3 特点分析11.2.4 热点并行性分析11.2.5 向量化分析11.2.6 MIC内存分析11.2.7 程序分析总结11.3 MIC程序开发过程11.3.1 基于CPU的OpenMP并行11.3.2 基于MIC的线程扩展11.3.3 单节点CPU MIC协同并行11.3.4 MIC集群并行第12章 基于MIC的HPC应用实例12.1 基于单节点CPU MIC协同计算电子断层三维重构并行算法12.1.1 电子断层三维重构技术及SIRT算法介绍12.1.2 SIRT串行程序分析12.1.3 基于OpenMP的SIRT并行程序开发12.1.4 基于MIC平台的SIRT并行程序开发12.1.5 单节点多卡及CPU MIC异构协同计算架构设计12.2 基于多节点CPU MIC协同计算大涡模拟并行算法12.2.1 格子-Boltzmann大涡模拟算法介绍12.2.2 大涡模拟串行程序分析12.2.3 基于OpenMP的大涡模拟并行算法12.2.4 基于MIC的大涡模拟并行算法12.2.5 基于多节点CPU MIC协同计算平台的大涡模拟并行算法参考文献

追随并行计算一线专家的足迹，带你步入MIC的神秘殿堂。高效能服务器和存储技术国家重点实验室主任、浪潮-Intel中国并行计算联合实验室主任王恩东，英特尔副总裁Rajeeb Hazra,PhD亲自为本书作序并推荐。《MIC高性能计算编程指南》是全球第一本全面介绍MIC软硬件体系架构、应用及编程开发优化的书籍。书中介绍了使用MIC进行通用计算所需要了解的硬件架构、语法、程序优化技巧等知识，是进行MIC高性能与通用计算程序开发的入门教材和参考书。本书共分12章。第1章介绍高性能计算的发展历程；第2章深入介绍MIC的软硬件架构；第3章介绍MIC编程环境的搭建；第4章引入一个简单的MIC实例；第5章简要介绍与MIC编程相关的PpenMP和MPI相关知识；第6章详细讲解了MIC编程的语法；第7章介绍MIC编程用到的工具软件；第8章介绍MIC可以使用的数学库及其用法；第9章详细讲解如何优化MIC程序，从多个方面系统阐述了MIC优化的方式和方法；第10章通过一个典型的矩阵乘法示例，展示MIC优化方法的应用；第11章介绍将MIC技术应用于工程中的流程和方法；第12章引入两个实际工程的例子，讲解如何将MIC技术应用于实际生产过程当中。《MIC高性能计算编程指南》可作为MIC的入门学习和编程参考书，主要面向从事高性能计算的程序员与工程师、MIC加速计算专业领域的科研人员，以及对MIC通用计算感兴趣的程序员，也可作为开设相关课程的高等院校与科研机构的教材。本书由王恩东等编著。【作者简介】王恩东，浪潮-Intel中国并行计算联合实验室主任，研究员，国务院特殊津贴专家，“863”计划领域专家，高效能服务器和存储技术国家重点实验室主任、浪潮集团高级副总裁，兼任国际信息处理联合会(IFIP)中国委员会主席、中国计算机学会副理事长等职，获国家科技进步奖3项，并获何梁何利奖，发明专利26项。张清，浪潮-Intel中国并行计算联合实验室首席工程师，浪潮HPc应用技术经理，主要从事高性能计算、并行计算，研究CPU多核、GPU、MIC众核技术，曾在生命科学、石油、气象、金融等HPC领域主持多个异构并行计算项目。沈铂，浪潮-Intel中国并行计算联合实验室应用研发资深工程师，主要从事高性能算法、软件开发与优化等方面的技术研究与应用工作，具有多年的生命科学、石油物探、气象等领域开发调优经验。张广勇，内蒙古大学计算机体系结构专业硕士，现任浪潮-Intel中国并行计算联合实验室研发工程师，主要从事GPU／MIC高性能应用软件的开发优化工作，具有丰富的项目开发经验，并在国内外会议期刊发表多篇优秀论文。卢晓伟，大连理工大学计算机应用技术硕士，浪潮-Intel中国并行计算联合实验室应用研发资深工程师，主要从事多个科学领域的算法移植、优化等工作，具有丰富的高性能异构协同计算开发经验。