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第一章 并行计算与并行计算概论1

1.1 并行计算机发展简史1

1.2 并行处理的定义和分类2

1.2.1 并行处理的定义2

1.2.2 并行处理的分类3

1.3 并行计算机系统结构的分类模型4

1.3.1 指令流/数据流分类-弗林分类法4

1.3.2 节点机耦合程度分类法6

第二章 分布式网络并行计算环境9

2.1 常用的计算机网络和网络拓扑结构9

2.1.1 计算机网络的发展9

2.1.2 网络的拓扑结构9

2.2 MPP与机群并行计算系统14

2.2.1 MPP14

2.2.2 机群并行系统14

2.2.3 机群并行系统与MPP的比较15

2.3 网络并行计算软件环境16

2.3.1 可移植的异构编程环境PVM16

2.3.2 可移植消息传递标准MPI17

第三章 并行计算基础18

3.1 并行计算的基本模式及负载平衡18

3.1.1 基本模式18

3.1.2 负载平衡的基本方法19

3.2 并行算法的特点、分类及评价19

3.2.1 并行算法的特点20

3.2.2 并行算法的分类20

3.2.3 并行算法的评价及其复杂性分析20

3.2.4 并行计算模型22

3.3 并行程序设计概述23

3.3.1 并行程序设计模型23

3.3.2 并行编程的基本方法24

第四章 可移植消息传递界面标准MPI26

4.1 MPI概述26

4.2 安装MPI环境26

4.2.1 安装MPICH26

4.2.2 编译与运行MPI程序27

4.3 MPI的基本概念与最小函数集29

4.3.1 MPI程序设计基本概念29

4.3.2 最小的MPI函数集31

4.3.3 MPI的错误处理33

第五章 MPI通信函数35

5.1 通信模式35

5.1.1 标准模式35

5.1.2 缓冲模式35

5.1.3 同步模式35

5.1.4 就绪模式35

5.1.5 阻塞式与非阻塞式执行方式36

5.2 点到点通信37

5.2.1 基本的点到点通信操作37

5.2.2 发送/接收通信操作38

5.2.3 点到点通信程序举例40

5.2.4 消息的数据类型43

5.3 阻塞式与非阻塞式通信44

5.3.1 非阻塞式通信函数44

5.3.2 非阻塞式通信程序举例47

5.4 集群通信49

5.4.1 集群通信概述49

5.4.2 集群通信函数51

5.4.3 全局运算与聚集操作61

5.4.4 全局运算与聚集函数61

5.4.5 全局运算程序举例68

5.4.6 用户自定义全局运算与聚集操作72

5.4.7 集群通信操作中的死锁74

第六章 用户定义的数据类型-派生数据类型76

6.1 派生数据类型的基本概念76

6.2 派生数据类型的定义及应用78

6.2.1 派生数据类型构造函数78

6.2.2 派生数据类型的提交与释放88

6.2.3 获取派生数据类型消息的有关信息89

6.2.4 应用派生数据类型的程序举例91

6.3 数据打包和数据拆包100

6.3.1 MPI提供数据打包功能的意义100

6.3.2 数据打包和数据拆包操作100

第七章 进程组与通信子105

7.1 进程组的创建与管理105

7.1.1 预定义的进程组和有关的预定义常量105

7.1.2 进程组创建函数105

7.1.3 进程组管理函数111

7.2 通信子的创建与管理114

7.2.1 通信子的有关概念114

7.2.2 组内通信子创建函数115

7.2.3 组内通信子的管理函数117

7.2.4 组间通信子的创建函数119

7.2.5 组间通信子的管理函数122

7.3 用户定义的通信子属性123

7.3.1 属性关键字创建与释放函数123

7.3.2 属性值获取与修改函数125

7.4 进程组的虚拟拓扑结构128

7.4.1 进程组虚拟拓扑结构的表示方式128

7.4.2 笛卡儿坐标拓扑结构函数129

7.4.3 图拓扑结构函数135

7.4.4 进程组拓扑结构应用程序举例139

第八章 多处理环境MPE和MPI-2标准143

8.1 MPE图形功能143

8.1.1 MPE绘图函数143

8.1.2 应用MPE绘图函数的程序举例145

8.2 MPE的跟踪记录机制150

8.2.1 MPE的跟踪记录函数150

8.2.2 MPE的跟踪记录函数应用程序举例152

8.3 MPI-2标准的新特性156

8.3.1 进程的动态建立和管理156

8.3.2 单方远程通信158

8.3.3 并行I/O功能161

第九章 MPI应用程序实例167

9.1 降维——幂迭代法求一类大型矩阵的特征值167

9.1.1 应用背景、算法目的与理论依据167

9.1.2 降维法167

9.1.3 幂迭代法求矩阵A的最大模特征值168

9.1.4 求矩阵A最大模特征值λmax的并行算法169

9.2 二维离散小波变换的并行算法169

9.2.1 道贝奇斯离散小波变换169

9.2.2 二维道贝奇斯离散小波变换的并行实现170

9.3 模拟退火法解TSP的并行优化算法174

9.3.1 模拟退火算法简介174

9.3.2 模拟退火算法求解TSP的并行实现174

9.4 解三对角方程组的一种并行算法180

9.4.1 解三对角方程组的并行算法180

9.4.2 解三对角方程组的一种并行算法181

附录 MPI函数集188

主要参考文献202