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为 Eijhout 教授的Introduction to HPC提供中文翻译、 PPT和Lab。

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高性能计算中文翻译计划 - Introduction to High Performance Scientific Computing (Victor Eijkhout)

为 Eijkhout 教授的Introduction to HPC教材提供中文翻译、 PPT和Lab。

本项目的原版教材地址可以在 教程原文中下载,你还可以访问 Eijkhout 教授的开源repository下载PPT、Lab源文件。

全书翻译完毕

引言

科学计算是一门涉及多个领域,对问题过程进行综合建模,并使用计算机求得定量结果的交叉学科。它将某一门具体的学科转变为数值计算问题,并高效构建数学中的解决办法。这清楚地表明了科学计算涉及的三个科学分支:

  • 应用数学:真实世界的数学建模。应用数学常常隐式地描述真实世界的运行规律,例如偏微分方程。为了取得实际的具体成果,我们需要采取一种建设性的办法。
  • 数值分析提供了科学模型的算法思考。它提供了一个建设性的方法来解决隐式模型,并分析了成本和稳定性。
  • 计算采用数值算法,并分析实际实现它们的效果,而非假设的计算引擎。

有人可能会说,当现实世界现象的数学被要求具有建设性时,“计算”本身就成为了一个领域。也就是说,从证明解的存在到实际求得解,算法本身成为一个研究对象,而不仅仅是一个研究工具。计算机发明后,对算法的研究变得尤为重要。人们用时间开销重新定义了数学运算,算法的复杂度进而成为了一个新的研究领域;计算不再以“实数”的形式进行,而是以有限位串的形式进行,因此我们还需要研究算法的准确性。事实上,早在机械计算器诞生之初,这种趋势就已经出现了萌芽。

科学计算重点关注的是效率。虽然部分科学家仅仅以;“找到一种解决办法”作为研究目的,但在计算中,决方案往往需要时效性。基于此,本书中我们将非常具体地讨论算法和硬件的效率——因为高性能计算不仅是硬件上的高效实用,更有对算法本身的研究。

本书涵盖了一名合格的计算科学家需要掌握的基础知识,可以作为研究生或高级本科生的教材;或者您也可以把它作为额外的参考,也可以当作阅读练习的材料。

Victor Eijkhout eijkhout@tacc.utexas.edu Research Scientist

Texas Advanced Computing Center

The University of Texas at Austin

课程目录:

第一部分:理论

  1. 单处理器运算
  2. 并行计算
  3. 计算机运算
  4. 微分方程的数值处理
  5. 数值线性代数
  6. 高性能线性代数

第二部分:应用

  1. 分子动力学
  2. 组合算法
  3. 图论分析
  4. N体问题
  5. 蒙特卡洛方法
  6. 机器学习

第三部分:附录

  1. 线性代数
  2. 复杂度
  3. 偏微分方程
  4. 泰勒级数
  5. 最小化
  6. 图论
  7. 自动机理论
  8. 并行前缀

第四部分:Carpentry

  1. 第四部分序言:写在HPC前
  2. Unix简介
  3. 编译器和库
  4. Make与CMake
  5. 源码控制与Git
  6. 科学数据存储
  7. GNUplot
  8. 代码规范
  9. Debug
  10. C、Fortran交互
  11. 位操作
  12. 用于科学计算的LaTeX

PPT

  1. 高性能运算
  2. 高性能图论
  3. 高性能迭代
  4. 高性能线性代数
  5. 高性能并行计算
  6. 高性能缩放
  7. 高性能Unix

HPC 笔记四卷(整理自网络,非原书)

  1. 硬件架构与基准测试
  2. 集群功率与系统监控
  3. 网络系统与存储系统
  4. C语言常见优化策略

Intro to HPC课程内容链接

知乎专栏

专栏:高性能计算翻译计划

作者信息

Victor Eijkhoututexas.edu高性能计算中心研究科学家,《高性能计算导论》作者。

  • Cray公司的Kudos:“这是一个不朽的成就”;
  • 英特尔公司:“这是一本优秀的、精心制作的、高度可读的书,是我多年来看到的对HPC状态最好的快照。”;
  • Simulation Consultant:“优秀平衡理论和应用的高性能计算的全面概述”;
  • Tennessee大学:“太棒了,科学计算的圣经”

教材使用

本书最初是为犹他州的SSC 335/394“科学和技术计算入门”课程设计的。现在,它被下列机构列为教科书或推荐阅读的内容:

学校/机构 课程名称
密歇根州立大学 CMSE 822:并行计算(初级课程材料)
马里兰大学 AMSC/ cmmsc 662(官方教材)
犹他大学 CS6230科学计算和数据科学的并行计算和HPC(教科书)
智利天主教教皇大学 IMT2112(教科书)
列日大学 INFO 0939(官方教材)
新墨西哥大学 数学/cs471(教科书)
圣地亚哥州立大学 COMP 696(初级教科书)
加州大学博尔德分校 APPM 4720/5720(教科书)
德克萨斯大学埃尔帕索分校 CPS 5401(教科书)
纽约大学医学院 HPC生物医学(必读)
洛斯阿拉莫斯信息科学与技术研究所 推荐阅读
杨百翰大学 IT 515R科学计算
戈登学院 CPS371
巴斯大学 CM30225
伊利诺伊理工大学 CS595
ETH/瑞士国家超级计算机中心
埃森杜伊斯堡大学 HPC 2014/2015
圣母大学 ACMS60212/40212
慕尼黑工业大学 信息学V
田纳西大学 CS 594-4, M578
芝加哥大学计算学院
普渡大学 cs50100
新南威尔士大学 Math3101/Math5305
康涅狄格大学 物理学2200
塔尔图大学 科学计算mtat08.010
柏林维尔斯特拉斯应用分析与随机研究所 科学计算课程
匹兹堡大学 数学1070/1080
英属哥伦比亚大学 COSC 407
佐治亚理工学院 CSE 8803HNC
萨班奇大学 cs531
巴斯大学 CM30225并行计算

勘误与指正

由于译者水平有限,部分内容可能略有偏差。如果您对内容有哪些疑问或批评指正,欢迎联系:realyurk@gmail.com

版权相关

高性能计算教材采用Creative Commons Attribution 3.0 Unported (CC BY 3.0) license,相关内容已获得原作者授权。

其他部分整理自网络,如有版权要求请联系本人

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为 Eijhout 教授的Introduction to HPC提供中文翻译、 PPT和Lab。

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