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第一篇 基础3

第1章 并行计算基础3

1.1基本概念3

1.2并行计算平台4

1.2.1典型结构4

1.2.2SMP6

1.2.3 NUMA8

1.2.4GPU10

1.2.5Cluster11

1.3并行程序设计技术14

1.3.1并行程序设计14

1.3.2 OpenMP17

1.3.3 MPI17

1.3.4 CUDA18

1.3.5 HPF19

1.4本章小结19

习题19

第2章OpenMP编程基础20

2.1 OpenMP基本概念20

2.1.1执行模式20

2.1.2OPenMP编程要素21

2.2OpenMP编程24

2.2.1并行域管理24

2.2.2任务分担25

2.2.3同步34

2.2.4数据环境控制41

2.3本章小结49

习题49

第二篇OpenMP编译53

第3章OpenMP编译53

3.1 OpenMP编译系统53

3.1.1编译系统53

3.1.2目标语言54

3.2 OpenMP编译器结构55

3.2.1功能模块56

3.2.2工作流程59

3.3编译优化60

3.4本章小结60

习题60

第4章 词法与语法分析61

4.1 Lex工具61

4.1.1 Lex的正则表达式62

4.1.2 Lex的使用方法64

4.2 OpenMPC的词法分析66

4.2.1 C语言单词66

4.2.2 OpenMP单词66

4.2.3 OpenMP与C语言公用单词67

4.3 scanner.l68

4.3.1全局声明段68

4.3.2模式匹配规则段70

4.3.3补充函数段75

4.3.4 scanner.c78

4.3.5 scanner.h78

4.4 Yacc工具79

4.4.1 Yacc79

4.4.2 Yacc文件实例81

4.5 OpenMPC语法分析85

4.6本章小结88

习题88

第5章AST的创建90

5.1中间表示90

5.1.1两种中间表示形式90

5.1.2中间表示的选择91

5.2 AST节点数据结构92

5.2.1语句节点92

5.2.2类型说明节点95

5.2.3声明节点96

5.2.4表达式节点97

5.2.5 OpenMP制导节点98

5.3 AST节点维护函数103

5.4 AST的创建104

5.4.1语法制导翻译105

5.4.2例1 OpenMP的for节点107

5.4.3例2 C语言while语句108

5.4.4 Helloworld.c的AST109

5.5符号表111

5.5.1字符串表112

5.5.2符号表112

5.5.3符号表操作114

5.5.4作用域管理115

5.6本章小结115

习题116

第6章 并行域管理117

6.1并行域及其嵌套117

6.2并行域管理119

6.2.1线程无关接口119

6.2.2线程的供给120

6.2.3线程层次关系120

6.2.4并行域代码封装与标识122

6.2.5任务分担问题122

6.3目标代码形式123

6.4 OMPi的并行域管理124

6.4.1 ORT统一界面124

6.4.2并行域代码变换126

6.4.3线程管理与控制127

6.4.4总览132

6.5本章小结133

习题133

第7章 任务分担与线程同步134

7.1 for制导指令134

7.1.1for任务分担134

7.1.2循环变量分解原则135

7.1.3目标代码功能136

7.1.4目标代码形式137

7.1.5OMPi的for制导指令138

7.2 sections制导指令144

7.2.1sections任务分担描述144

7.2.2section划分原则145

7.2.3目标代码功能145

7.2.4目标代码形式145

7.2.5OMPi的sections制导指令147

7.3 single制导指令149

7.4 nowait问题149

7.5归约操作151

7.6线程同步152

7.6.1atomic152

7.6.2 critical153

7.6.3master154

7.6.4 ordered154

7.6.5 nowait155

7.6.6 flush155

7.6.7barrier155

7.7本章小结155

习题156

第8章 数据环境控制157

8.1共享与私有157

8.1.1非全局变量的共享158

8.1.2变量的私有化159

8.1.3 threadprivate子句159

8.1.4基于进程的问题160

8.2并行域边界处理160

8.2.1 private变量160

8.2.2 threadprivate变量160

8.3 OMPi数据环境控制161

8.3.1共享变量161

8.3.2私有变量163

8.3.3线程专有变量166

8.3.4归约变量169

8.4本章小结170

习题170

第9章 产生目标代码171

9.1源代码变换171

9.1.1变换流程171

9.1.2支撑函数173

9.2 AST变换173

9.2.1拼接及创建函数173

9.2.2变换函数集174

9.2.3 OpenMP节点变换177

9.2.4 parallel变换180

9.2.5 for变换183

9.2.6 sections变换185

9.2.7数据环境的处理186

9.3代码优化188

9.4 AST输出189

9.4.1 OMPi的AST输出189

9.4.2 OpenMP节点输出189

9.5本章小结192

第10章运行环境193

10.1重要数据结构193

10.1.1 ORT193

10.1.2线程池与EECB194

10.1.3任务分担结构195

10.1.4共享变量结构197

10.2初始化与退出198

10.2.1 ORT初始化199

10.2.2 EELIB初始化202

10.3并行支撑函数204

10.3.1线程状态管理204

10.3.2并行域管理206

10.3.3任务分担211

10.3.4同步220

10.3.5变量的数据环境221

10.4 OpenMP的API222

10.4.1 API函数222

10.4.2 ICV变量224

10.4.3引用与链接225

10.5环境变量225

10.6本章小结226

第三篇 实践篇229

第11章 编译器及测试工具229

11.1常见OpenMP编译器229

11.1.1 GCC编译器229

11.1.2 OMPi编译器231

11.1.3 Onmi编译器233

11.2性能测试工具235

11.2.1 EPCC Microbenchmark236

11.2.2 NSA Parallel Benchmark242

11.2.3 SPEC OMP2001243

11.2.4 LLNL243

11.3本章小结243

第12章OMPi框架分析245

12.1工作流程245

12.2 OMPi的处理步骤246

12.3代码转换250

12.4进程问题252

12.4.1全局变量252

12.4.2非全局共享变量253

12.5运行环境254

12.5.1初始化254

12.5.2并行域的处理254

12.5.3任务分担254

12.5.4同步256

12.5.5线程专有变量256

12.5.6与EELIB的接口258

12.6源代码文档结构258

12.7后续阅读建议259

12.8本章小结259

第13章ompicc.c源码分析260

13.1 ompicc工作流程260

13.2变量声明及参数处理261

13.3编译部分271

13.3.1文件名处理272

13.3.2预处理273

13.3.3代码变换274

13.3.4 C编译275

13.4链接部分276

13.5主函数部分278

13.5.1参数及配置函数278

13.5.2 main函数281

13.6配置文件283

13.7运行参数与选项287

13.7.1环境变量288

13.7.2命令行参数288

13.7.3配置文件291

13.8本章小结292

第14章ompi.c源码分析293

14.1 ompi工作流程293

14.2 ompi.c294

14.2.1变量声明及辅助函数294

14.2.2 main（）函数297

14.2.3错误处理303

14.3 ort.defs303

14.4 ompi.h307

14.5小结308