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《高性能科學與工程計算》—— 導讀
前 言
當1941年構建世界上第一台全自動可編程並具備二進製浮點運算能力的計算機時[H129]，Konrad Zuse成功地預見了這種革命性設備不僅隻應用於科學和工程領域，還將對生活的各個方麵產生深遠影響[H130]。計算機的高效運算、可視化和數據處理能力，允許我們自動執行大量任務並實現無延遲通信，這使得Zuse的預言成為現實，計算已經徹底地改變了我們的生活方式和科研手段。
科學和工程研究從另一種特別的角度受益於計算能力的增長。早期的科研人員已經意識到計算機可以通過虛擬實驗代替現實中那些太過複雜、昂貴或極端危險的真實實驗，或者進行以前無法手工完成的計算，計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD），即模擬任意幾何形狀的流體就是一個這樣典型的應用。飛機、汽車、高速列車以及渦輪設備的設計都離不開流體力學分析。以前的風洞和木質實體模型屬於實驗研究，而在包括流體力學在內的幾乎所有科學研究領域，計算已成為理論分析和實驗設計之外的第三種科學研究方法。近幾年藥物設計已成為高性能計算的新興研究方向，化學家可以利用軟件（隻需點擊鼠標）快速發現化學反應機製，模擬影響生命運行機製的大分子間的複雜動力學。理論固體物理通過在量子級別對組成成分、原子核和電子的相互作用進行建模來在微觀級別研究物質結構[A79]，需要的大量自由度使其無法在理論層次上進行分析，而隻能借助大規模計算資源實現。其他同樣需要大規模計算的學科包括量子化學、物質科學、結構力學和醫學圖像處理等。
目 錄
第1章 當代處理器
1.1 存儲程序的計算機體係結構
1.2 基於高速緩存的通用微處理器體係結構
1.3 存儲層次
1.4 多核處理器
1.5 多線程處理器
1.6 向量處理器
習題
第2章 串行代碼基本優化技術
2.1 標量剖析
2.2 優化常識
2.3 小方法，大改進
2.4 編譯器作用
2.5 C++優化
習題
第3章 數據訪存優化
3.1 平衡分析與lightspeed評估
3.2 存儲順序
3.3 案例分析：Jacobi算法
3.4 案例分析：稠密矩陣轉置
3.5 算法分類和訪存優化
3.6 案例分析：稀疏矩陣向量乘
習題
最後更新：2017-07-10 14:32:12