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第一篇MIC基础篇3

第1章MIC高性能计算3

1.1多核、众核计算的发展3

1.2 MIC技术简介6

1.3为什么要选择MIC7

1.3.1 SMP8

1.3.2集群（cluster）8

1.3.3 GPGPU8

第2章MIC硬件及软件架构11

2.1 MIC硬件架构12

2.1.1术语解析12

2.1.2 MIC硬件架构概览13

2.1.3 MIC Core15

2.1.4环形互联总线Ring27

2.1.5 CLOCK28

2.1.6页表（Page Tables）28

2.1.7系统接口29

2.1.8性能监控单元和事件管理器35

2.1.9电源管理36

2.2 MIC软件架构37

2.2.1概述37

2.2.2 Bootstrap39

2.2.3 Linux加载器40

2.2.4微操作系统（μOS）40

2.2.5对称通信接口（SCIF）42

2.2.6主机驱动43

2.2.7 sysfs节点45

2.2.8 MPI应用的MIC软件栈46

2.2.9应用编程接口（API）53

第3章MIC安装、环境配置54

3.1 MIC环境配置54

3.1.1前期准备54

3.1.2安装Host端的Linux操作系统55

3.1.3安装MIC驱动55

3.1.4安装在MIC上编译C/C++++的编译器59

3.2 SDK示例运行61

第4章 第一个MIC实例——计算PI63

第5章OpenMP和MPI编程基础66

5.1 OpenMP基础66

5.1.1 OpenMP简介67

5.1.2 OpenMP编程模型67

5.1.3 OpenMP语法简要介绍67

5.2 MPI基础72

5.2.1启动和终止MPI库73

5.2.2获取信息73

5.2.3发送和接收消息74

第6章MIC编程77

6.1 MIC编程模型77

6.2应用模式78

6.2.1 CPU原生模式79

6.2.2 CPU为主MIC为辅模式79

6.2.3 CPU与MIC对等模式80

6.2.4 MIC为主CPU为辅模式81

6.2.5 MIC原生模式81

6.3 MIC基本语法83

6.3.1 offload83

6.3.2变量和函数声明100

6.3.3头文件101

6.3.4环境变量101

6.3.5编译选项102

6.3.6其他问题104

6.4 MIC上的MPI104

6.4.1 MIC上的MPI限制104

6.4.2 MIC上MPI编程模型105

6.4.3 MIC上的MPI环境配置107

6.4.4编译及使用109

6.4.5 MIC上的MPI示例109

6.5 SCIF编程112

6.5.1什么是SCIF112

6.5.2 SCIF的基本概念介绍112

6.5.3 SCIF基本通信过程114

6.5.4 SCIF用到的API函数116

第7章MIC软件调试与性能分析工具120

7.1 Intel软件工具链对MIC的支持120

7.2 M IC软件调试工具IDB121

7.2.1 IDB简介121

7.2.2 IDB的操作界面121

7.2.3 IDB对MIC架构的支持与要求122

7.2.4使用IDB调试MIC程序123

7.3 MIC性能分析工具VTune146

第8章Intel MIC MKL库使用方法161

8.1 Intel MKL核心函数库介绍161

8.2在MIC卡上使用Intel MKL162

8.2.1编译器辅助offload方式163

8.2.2自动offload方式164

8.3 FFT在MIC上的使用168

8.3.1 FFT简介168

8.3.2 FFT在MIC上的使用方法一169

8.3.3 FFT在MIC上的使用方法二172

8.4 BLAS在MIC上的使用179

8.4.1 BLAS简介179

8.4.2在MIC 上调用BLAS库方法179

第二篇 性能优化篇185

第9章MIC性能优化185

9.1 MIC性能优化策略185

9.2 MIC优化方法187

9.2.1并行度优化187

9.2.2内存管理优化190

9.2.3数据传输优化192

9.2.4存储器访问优化206

9.2.5向量化优化210

9.2.6负载均衡优化219

9.2.7 MIC线程扩展性优化222

第10章MIC优化示例：矩阵乘法224

10.1矩阵乘法串行算法224

10.2 OpenMP多线程矩阵乘法226

10.3 MIC多线程矩阵乘法226

10.3.1基本版本226

10.3.2向量化优化227

10.3.3 SIMD指令优化228

10.3.4矩阵分块乘法230

第三篇 工程开发篇251

第11章 基于MIC的HPC应用开发过程251

11.1热点测试252

11.1.1准备工作252

11.1.2热点测试及定位253

11.2程序分析256

11.2.1程序移植模式分析256

11.2.2计算规模分析256

11.2.3特点分析257

11.2.4热点并行性分析260

11.2.5向量化分析262

11.2.6 MIC内存分析262

11.2.7程序分析总结263

11.3 MIC程序开发过程263

11.3.1基于CPU的OpenMP并行264

11.3.2基于MIC的线程扩展265

11.3.3单节点CPU+MIC协同并行265

11.3.4 MIC集群并行266

第12章 基于MIC的HPC应用实例267

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268

12.1.1电子断层三维重构技术及SIRT算法介绍268

12.1.2 SIRT串行程序分析271

12.1.3基于OpenMP的SIRT并行程序开发273

12.1.4基于MIC平台的SIRT并行程序开发276

12.1.5单节点多卡及CPU+MIC异构协同计算架构设计279

12.2基于多节点CPU+MIC协同计算大涡模拟并行算法284

12.2.1格子-Boltzmann大涡模拟算法介绍284

12.2.2大涡模拟串行程序分析288

12.2.3基于OpenMP的大涡模拟并行算法290

12.2.4基于MIC的大涡模拟并行算法293

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296

参考文献308