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书 名: 面向千万亿次计算的算法与应用

作　者：(美国)(DavidA.Bader.)巴德尔

出版社： 清华大学出版社

出版时间： 2008

ISBN: 9787302177227

开本： 16

定价: 49.00 元

内容简介

这是第1本系统阐述千万亿次计算的图书。

在过去的几十年内,在高性能计算应用、算法和体系结构的支持下，在科学、工程和社会领域发生了许多突破性的进展。本书是那些在千万亿次计算领域前沿性研究成果的结晶。作者试图通过汇集在高性能计算和计算科学领域最成熟和已积累丰富经验的应用的最新成果，来解决在开发千万亿次系统应用代码中的一些挑战性应用，这些应用能够在新的千万亿次系统产生和部署之前，就提前针对其体系结构的特点来进行开发。开发千万亿次应用将会需要丰富的关于千万亿次系统硬件和系统软件方面的知识，我们需要大量的时间来做扩展、测试、评估以及优化千万亿次代码、库、算法、系统软件的工作，所有这些工作都将基于即将构建的新系统来进行。

对于高性能计算来说，这是一个激动人心的时代，这个时代将会在一个新的规模和尺度上产生大量史无前例的新发现，这些发现将会对科学和社会带来切实的好处。本书可以让你对千万亿次应用和算法前沿性挑战性研究工作的第一次浪潮有一个概观，为目前和未来的千万亿次研究提供非常必要的基础。

作者简介

DavidA.Bader是高性能计算所的所长，教授，长期从事计算科学与工程领域研究，该研究所隶属于佐治亚理工学院计算学部。他在1996年从马里兰大学（UniversityofMaryland）获得博士学位，后赢得美国国家自然科学基金支持在实验计算机科学方面从事博士后研究。他获得了美国自然科学基金CAREER支持，是IEEE计算机学会优秀访问人员计划中的杰出演讲者，是IBMPERCS组DARPA高吞吐率计算机系统计划项目组的成员，佐治亚理工学院Sony-Toshiba-IBMCell处理器中心的主任。他还是Internet2研究顾问委员会的成员，是IPDPS和HiPC会议指导委员会的成员，作为主席组织了很多高性能计算以及计算科学与工程方面的会议。Bader博士是许多高级重要出版物的编辑，包括IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems，ACMJournalofExperimentalAlgorithmics，IEEEDSOnline,以及ParallelComputing。他是IEEE计算机协会的资深会员，ACM会员。

Bader博士在用高性能计算解决生物信息学以及计算基因问题方面是取得前沿性研究成果的科学家。他作为联合主席主持了高性能计算生物学IEEEInternationalWorkshoponHigh-PerformanceComputationalBiology(HiCOMB)的系列会议，曾为几本书撰写了部分章节，联合编辑了JournalofParallelandDistributedComputing(JPDC)和IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems(TPDS)在高性能计算生物学方面研究的专刊。他还是80余篇被同行审阅过的期刊论文、会议论文的作者，他的主要研究领域是并行算法，组合优化，计算生物学与计算基因学。

目录

第1章千万亿次计算科学应用的性能特征

1.1介绍

1.2测试的各种体系结构

1.3科学应用概述

1.4GTlC：Particle-in-Cell磁融解

1.5ELBM3D：晶格玻耳兹曼流体动力学

1.6Cactus：通用的相对天体物理学

1.7PARATEC：材料科学的第一原理

1.8HyperCLaw：双曲AMR气体动力学

1.9总结与结论

1.10致谢

参考文献第2章千万亿次的计算对NASA未来使命的影响

2.1介绍

2.2Columbia超级计算机

2.3航空宇宙分析及计算

2.3.1方法论

2.3.2结果

2.3.3NASA使用千万亿次计算的好处2.4.推进子系统分析

2.4.1方法

2.4.2结果

2.4.3千万亿次计算给NASA带来的益处

2.5飓风预测

2.5.1方法

2.5.2结果

2.5.3千万亿计算对NASA的益处

2.6瓶颈

2.7总结

参考文献一第3章多物理模拟与千万亿次计算

3.1引言

3.2下一代超级计算机

3.3适用于大规模并行机的编程模型

3.3.1新型并行语言

3.3.2MPI-2

3.3.3协作式并行

3.3.4协作式并行的应用实例

3.4多尺度算法

3.4.1并行的多重网格方法

3.4.2ALE-AMR离散化

3.4.3离散一连续统混合算法

3.5目前及将来的应用

3.5.1万亿次仿真的技术现状

3.5.2通过协作并行进行多物理模拟

3.6未来展望

3.7致谢

参考文献

第4章针对Uintah多物理程序代码的可扩展并行AMR算法研究

4.1前言

4.2自适应格网优化

4.3Uintah程序框架

4.3.1仿真组件

4.3.2负载均衡器

4.3.3调度器

4.4格网重构器

4.5提高性能

4.6将来的工作

4.7致谢

参考文献

第5章使用Enzo对宇宙进化进行仿真

5.1宇宙结构的形成

5.2Enzo的编码

5.2.1物理层建模和数值算法

5.2.2自适应格网细化

5.2.3实现

5.2.4并行化

5.2.5快速的邻居格网搜索

5.2.6Enzo的I/O

5.3在万亿次平台上的性能和可扩展性

5.3.1单格网应用

5.3.2AMR.应用

5.3.3并行扩展

5.4将Enzo运行在万亿次计算机平台上

5.5致谢

第6章重大影响天气现象数值预测：千万亿次计算的重要动力

第7章千万亿次气象科学应用的软件设计

第8章迈向分布式千万亿次计算

第9章千万亿次计算时代的生物分子建模

第10章用于分子动力学模拟的千万亿次计算机

第11章在千万亿次超级计算机上进行生物分子仿真

第12章处理大规模图的多线程算法

第13章千万亿次计算中的灾难恢复算法研究

第14章TSUBAME的研制与未来发展

第15章通过SMP模块构造千万亿次的性能

第16章千万亿次系统的性能及其复杂性分析

第17章高度可扩展的性能分析工具

第18章面向千万亿次计算规模的多级有限元求解器

第19章高效有限元代码开发的混合方法

第20章使用Charm++编写千万亿次应用程序

第21章基于注解的高产出率和性能移植性

第22章高效能编程语言的局部性感知特性

第23章体系结构与程序设计方法对获得持续千万亿次计算性能的影响

第24章Cactus框架：从黑洞到伽玛射线脉冲

……