Intel Xeon Phi协处理器高性能编程指南
[美] Jim Jeffers James Reinders 著
并行科技 陈健 李慧 杨昆 李伯杨 李艳新 李津宇 译
英特尔 周姗 孙相征 游亮
重磅推荐
美国石溪大学先进计算科学研究院主任Robert J. Harrison
美国桑迪亚国家实验室超大规模计算高级经理James A. Ang
英特尔技术计算集团平台应用架构师何万青博士
英特尔中国研究院首席工程师吴甘沙
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推荐语
2020年左右在限定功耗下实现百万万亿次峰值的超级计算机，是目前世界各国竞相角逐的下一个超级计算界的皇冠，中、美、日、欧等国都制定了雄心勃勃的研制计划。到目前为止，能够实现该目标的计算机体系结构，只有异构众核加速体系结构具有比较清晰的路线图，其他的几个技术路线都有着目前看来难以逾越的技术鸿沟。英特尔顺应这一技术发展趋势，创新性地推出Xeon Phi协处理器，并助力中国国防科技大学团队创新性地提出了微异构的众核加速体系结构，一举夺取了世界TOP 500的2013年6月和11月的两届冠军。由于采用了与Xeon处理器同类别的X86指令集，用户仍然可以使用自己熟悉的MPI和OpenMP进行并行程序设计，极大地降低了使用该处理器的入门成本。但是，如果想更大程度地挖掘Xeon Phi的潜在性能，用户还必须深入了解该处理器的体系结构和更多种类的并行编程模式，本书正好可以满足此类用户的需求。
——张云泉，中国计算机学会高性能计算专业委员会（CCF TCHPC）秘书长
在Xeon Phi协处理器正式发布之前，我们已经开始使用其试生产硬件，并进行了GeoEast处理系统下的MIC众核并行处理模块移植测试，完成了积分法叠前时间偏移并行模块在MIC上的移植，使用了节点间MPI并行+节点内MIC/CPU协同计算模式（两块MIC卡/节点）。在GeoEast系统集成环境下，该模块MIC版本运行效率是原版本的3.8倍。MIC版本的程序与CPU程序代码完全兼容，因此移植相对比较简单，对程序进行CPU多线程的优化仍然适用于MIC版本程序，而MIC指导语句的使用也简化了程序在MIC上的移植，使程序员更容易掌握，也更容易维护。我们正致力于将更多的计算密集型应用移植到Xeon Phi协处理器上，本书丰富的内容将为我们进行程序的移植提供很好的参考。
——陈维，东方地球物理公司研发中心副总工程师
Intel的Xeon Phi协处理器为高性能计算领域带来了全新的MIC众核加速解决方案，也给应用优化带来了新的挑战。在ASC超算竞赛中，大学生们的MIC应用优化实践证明了该技术是容易被学习掌握的，并且确实能够给适合的应用带来出色的加速性能。本书详细介绍了高性能程序中应用MIC编程的方法，是非常好的MIC编程参考工具书，我相信读者能够从此书中学习领会到MIC众核编程的精妙之处，从而将该技术应用到科学和工程计算领域，推动中国的高性能计算应用发展。
——刘军，浪潮集团高性能计算总经理
众核体系结构将成为未来主流的处理器体系结构，而以天河2号超级计算机为代表的国际顶级机构已经开始大规模使用Xeon Phi来构建系统。如何高效地使用众核处理器编程，进而针对体系结构的特点进行应用优化，本书给出了很好的指导。通过本书的学习，读者可以更好地掌握指令并行、向量化和多核编程特性，在多个层次上采用并行思维，以更好地适应未来体系结构的变化。请跟本书作者一起去发现并行之美吧。
——卢宇彤，中国国防科技大学教授
原书作者
James Reinders, 英特尔软件总监，首席技术布道师
Jim Jeffers, 英特尔MIC（集成众核）架构专家
“Reinders和Jeffers共同完成了该著作，其内容不仅仅是关于Intel Xeon Phi协处理器的。本书是对如何发挥先进架构性能潜力的一次全面阐述，包括当前的多核处理器和众核协处理器。作者针对应用程序通常低于理论性能的原因给出了强有力的剖析，同时为应用程序开发人员提供了缩小性能差距的方法。我将推荐所有的员工去阅读此书。”
——James A.Ang,Ph.D. 美国桑迪亚国家实验室超大规模计算（Extreme-scale Computing）高级经理
主要内容
本书由英特尔的技术专家撰写，是目前为止最全面、最系统地讲解在英特尔至强处理器和至强融核（Xeon Phi）协处理器上进行并行应用开发的专著。
本书从赛车与至强融核协处理器之间的相似性入手，抽丝剥茧、层层深入，探讨实际案例指导编程应用，并对协处理器向量化、协处理器分载模式、协处理器架构及Linux系统、数学库，以及协处理器采样、计时与优化等多个方面进行了详细的解析，是一本详尽的至强融核协处理器使用参考指南。特别是，本书所采用的方法兼容了对未来编程模式的展望和支持，书中所阐述的统一、标准和灵活的编程模式，对于未来作为独立处理器使用的MIC众核产品同样适用。
本书适用于想要系统学习英特尔至强融核协处理器编程的读者，无需借助其他参考书，即可循序渐进、全面掌握。