高性能科学与工程计算

本书《高性能科学与工程计算》由Georg Hager和Gerhard Wellein编写，主要面向科学家和工程师，循序渐进地介绍了高性能计算的基础知识。书中涵盖了当代处理器体系结构的基础知识、串行优化策略以及并行编程模型，如OpenMP和MPI。作者通过丰富的实例和直观的讲解方式，使读者能够轻松理解高性能计算中的关键概念和技术，包括多核体系结构、亲缘性等。本书适合各应用领域的专家和学生研读，是一本优秀的参考书。

高性能科学与工程计算

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2026/9/30

书籍简介

第1章当代处理器
介绍现代基于高速缓存的微处理器体系结构，讨论其内在性能瓶颈，包括多核芯片和同时多线程技术。
1.1 存储程序的计算机体系结构
概述存储程序计算机体系结构的基本概念，包括指令集和数据处理流程。
1.2 基于高速缓存的通用微处理器体系结构
详细讨论基于高速缓存的微处理器体系结构，包括性能指标、基准测试、晶体管、流水线、超标量和SIMD技术。
1.2.1 性能指标和基准测试
介绍用于评估处理器性能的指标和基准测试方法。
1.2.2 晶体管：摩尔定律
探讨晶体管技术的发展及其对处理器性能的影响，包括摩尔定律。
1.2.3 流水线
解释处理器流水线技术，包括其工作原理和优化方法。
1.2.4 超标量
介绍超标量处理器技术，包括其架构特点和性能优势。
1.2.5 SIMD
讨论SIMD（单指令多数据）技术及其在处理器中的应用。
1.3 存储层次
探讨计算机存储层次结构，包括高速缓存、存储映射和预取技术。
1.3.1 高速缓存
详细解释高速缓存的工作原理及其在提高系统性能中的作用。
1.3.2 高速缓存映射
讨论高速缓存映射策略，包括直接映射、全相联映射和组相联映射。
1.3.3 预取
介绍预取技术，包括其在提高数据访问效率中的应用。
1.4 多核处理器
探讨多核处理器架构及其对系统性能的影响。
1.5 多线程处理器
介绍多线程处理器技术，包括其架构特点和性能优势。
1.6 向量处理器
简要介绍向量处理器技术及其在高性能计算中的应用。