Intel Xeon Phi協處理器高性能編程指南
[美] Jim Jeffers James Reinders 著
並行科技 陳健 李慧 楊昆 李伯楊 李豔新 李津宇 譯
英特爾 周姍 孫相徵 遊亮
重磅推薦
美國石溪大學先進計算科學研究院主任Robert J. Harrison
美國桑迪亞國家實驗室超大規模計算高級經理James A. Ang
英特爾技術計算集團平臺應用架構師何萬青博士
英特爾中國研究院首席工程師吳甘沙
聯袂推薦
推薦語
2020年左右在限定功耗下實現百萬萬億次峯值的超級計算機，是目前世界各國競相角逐的下一個超級計算界的皇冠，中、美、日、歐等國都制定了雄心勃勃的研製計劃。到目前爲止，能夠實現該目標的計算機體系結構，只有異構衆核加速體系結構具有比較清晰的路線圖，其他的幾個技術路線都有着目前看來難以逾越的技術鴻溝。英特爾順應這一技術發展趨勢，創新性地推出Xeon Phi協處理器，並助力中國國防科技大學團隊創新性地提出了微異構的衆核加速體系結構，一舉奪取了世界TOP 500的2013年6月和11月的兩屆冠軍。由於採用了與Xeon處理器同類別的X86指令集，用戶仍然可以使用自己熟悉的MPI和OpenMP進行並行程序設計，極大地降低了使用該處理器的入門成本。但是，如果想更大程度地挖掘Xeon Phi的潛在性能，用戶還必須深入瞭解該處理器的體系結構和更多種類的並行編程模式，本書正好可以滿足此類用戶的需求。
——張雲泉，中國計算機學會高性能計算專業委員會（CCF TCHPC）祕書長
在Xeon Phi協處理器正式發佈之前，我們已經開始使用其試生產硬件，並進行了GeoEast處理系統下的MIC衆核並行處理模塊移植測試，完成了積分法疊前時間偏移並行模塊在MIC上的移植，使用了節點間MPI並行+節點內MIC/CPU協同計算模式（兩塊MIC卡/節點）。在GeoEast系統集成環境下，該模塊MIC版本運行效率是原版本的3.8倍。MIC版本的程序與CPU程序代碼完全兼容，因此移植相對比較簡單，對程序進行CPU多線程的優化仍然適用於MIC版本程序，而MIC指導語句的使用也簡化了程序在MIC上的移植，使程序員更容易掌握，也更容易維護。我們正致力於將更多的計算密集型應用移植到Xeon Phi協處理器上，本書豐富的內容將爲我們進行程序的移植提供很好的參考。
——陳維，東方地球物理公司研發中心副總工程師
Intel的Xeon Phi協處理器爲高性能計算領域帶來了全新的MIC衆核加速解決方案，也給應用優化帶來了新的挑戰。在ASC超算競賽中，大學生們的MIC應用優化實踐證明了該技術是容易被學習掌握的，並且確實能夠給適合的應用帶來出色的加速性能。本書詳細介紹了高性能程序中應用MIC編程的方法，是非常好的MIC編程參考工具書，我相信讀者能夠從此書中學習領會到MIC衆覈編程的精妙之處，從而將該技術應用到科學和工程計算領域，推動中國的高性能計算應用發展。
——劉軍，浪潮集團高性能計算總經理
衆核體繫結構將成爲未來主流的處理器體系結構，而以天河2號超級計算機爲代表的國際頂級機構已經開始大規模使用Xeon Phi來構建系統。如何高效地使用衆核處理器編程，進而針對體系結構的特點進行應用優化，本書給出了很好的指導。通過本書的學習，讀者可以更好地掌握指令並行、向量化和多核編程特性，在多個層次上採用並行思維，以更好地適應未來體系結構的變化。請跟本書作者一起去發現並行之美吧。
——盧宇彤，中國國防科技大學教授
原書作者
James Reinders, 英特爾軟件總監，首席技術佈道師
Jim Jeffers, 英特爾MIC（集成衆核）架構專家
“Reinders和Jeffers共同完成了該著作，其內容不僅僅是關於Intel Xeon Phi協處理器的。本書是對如何發揮先進架構性能潛力的一次全面闡述，包括當前的多核處理器和衆核協處理器。作者針對應用程序通常低於理論性能的原因給出了強有力的剖析，同時爲應用程序開發人員提供了縮小性能差距的方法。我將推薦所有的員工去閱讀此書。”
——James A.Ang,Ph.D. 美國桑迪亞國家實驗室超大規模計算（Extreme-scale Computing）高級經理
主要內容
本書由英特爾的技術專家撰寫，是目前爲止最全面、最系統地講解在英特爾至強處理器和至強融核（Xeon Phi）協處理器上進行並行應用開發的專著。
本書從賽車與至強融核協處理器之間的相似性入手，抽絲剝繭、層層深入，探討實際案例指導編程應用，並對協處理器向量化、協處理器分載模式、協處理器架構及Linux系統、數學庫，以及協處理器採樣、計時與優化等多個方面進行了詳細的解析，是一本詳盡的至強融核協處理器使用參考指南。特別是，本書所採用的方法兼容了對未來編程模式的展望和支持，書中所闡述的統一、標準和靈活的編程模式，對於未來作爲獨立處理器使用的MIC衆核產品同樣適用。
本書適用於想要系統學習英特爾至強融核協處理器編程的讀者，無需藉助其他參考書，即可循序漸進、全面掌握。