超算竞赛导引

ASC世界大学生超级计算机竞赛由中国发起，得到了中国乃至全球众多大学的积极参与及海内外超算专家和单位的大力支持。大赛从2012年以来每年举办一次，目前已经发展成为较大规模的超算赛事。《超算竞赛导引》以ASC超算竞赛为主体，深入浅出地介绍了超级计算机基础、往届超算竞赛情况以及竞赛赛题分析等内容。《超算竞赛导引》分为学习篇、竞赛篇和进阶篇三部分，共14课。学习篇引领读者理解超级计算机及其系统架构、评测方法等；竞赛篇详细介绍了ASC世界大学生超级计算机竞赛及规则；进阶篇则以实际超算竞赛赛题为例，介绍了如何针对实际超算应用赛题进行算法分析和性能优化。《超算竞赛导引》由亚洲超算协会与浪潮集团组织国内外超算专家共同撰写，是全球第一本系统介绍超算竞赛的专著。《超算竞赛导引》将帮助青年学生通过超算竞赛了解和热爱超算，帮助教师指导学生学习研究超算，帮助科研工作者获悉超算如何为科技创新提供计算支持。

序一
序二
序三
寄语
前言
第一篇 学习篇
第1课 超算的发展与应用(1)
1.1 为什么要研究超算(1)
1.2 超算的发展与架构分类(4)
1.2.1 超级计算机的发展(4)
1.2.2 超级计算机系统的架构分类(5)
1.2.3 超级计算机的发展趋势(7)
1.2.4 异构并行技术的兴起与发展(7)
1.3 超算应用的现状和挑战(9)
1.3.1 超级计算的应用现状(10)
1.3.2 超级计算应用的挑战(12)
第2课 超算集群系统的构建及功耗管理(14)
2.1 超算集群系统的组成(14)
2.2 超算集群功耗监控与管理(18)
2.3 构建性能均衡的超算系统(20)
2.3.1 性能均衡的超算系统(20)
2.3.2 如何管理高效能计算系统(21)
2.3.3 监控管理(22)
2.3.4 作业调度(23)
2.3.5 十万亿次级别高效能计算系统构建(24)
第3课 超算系统的网络通信(29)
3.1 InfiniBand技术概要(29)
3.2 InfiniBand在HPC中的应用现状(31)
3.3 InfiniBand技术核心——RDMA(33)
3.3.1 RDMA的技术简介(33)
3.3.2 RDMA的技术核心(34)
3.4 基于InfiniBand的HPC应用优化(36)
3.5 InfiniBand加速云计算与大数据(42)
第4课 超算系统的应用环境(45)
4.1 CPU并行系统应用环境(46)
4.1.1 硬件环境(46)
4.1.2 软件环境(47)
4.1.3 开发环境(48)
4.2 CPU+MIC异构并行系统应用环境(51)
4.2.1 硬件环境(51)
4.2.2 软件环境(51)
4.2.3 开发环境(52)
4.2.4 资源(54)
4.3 CPU+GPU异构并行系统应用环境(54)
4.3.1 硬件环境(54)
4.3.2 软件环境(54)
4.3.3 开发环境(55)
4.3.4 资源(58)
第5课 超算系统性能评测方法(59)
5.1 超算系统性能评测现状(59)
5.1.1 系统性能测评的意义和挑战(59)
5.1.2 系统性能测评的度量和主要内容(60)
5.1.3 系统性能测评步骤及方法(62)
5.2 高性能计算系统性能测评现状及方法(63)
5.2.1 主要测试程序及应用(64)
5.2.2 高性能计算系统排行榜(70)
5.3 超算应用特征分析与监测工具(71)
5.3.1 应用特征数据提取(71)
5.3.2 应用特征分析——实验归纳(73)
5.3.3 应用特征分析——理论预测(76)
5.3.4 应用特征监控工具——天眼(78)
第二篇 竞赛篇
第6课 世界大学生超级计算机竞赛介绍(83)
6.1 ASC世界大学生超级计算机竞赛(83)
6.1.1 历史沿革(83)
6.1.2 参赛团队(83)
6.2 ISC国际大学生超级计算机竞赛(88)
6.2.1 历史沿革(88)
6.2.2 参赛团队(89)
6.2.3 特点及发展趋势(93)
6.3 SC国际大学生超级计算机竞赛(93)
6.3.1 历史沿革(93)
6.3.2 参赛团队(94)
6.3.3 特点及发展趋势(96)
第7课 ASC世界大学生超级计算机竞赛历史与展望(97)
7.1 2012年中国大学生超级计算机竞赛(97)
7.1.1 首次进入中国的国际赛事(97)
7.1.2 大赛进展(97)
7.1.3 大赛三要素：在校大学生、国际接轨、实用技能(97)
7.2 2013年亚洲大学生超级计算机竞赛(ASC13)(98)
7.2.1 ASC13定位及宗旨(98)
7.2.2 大赛的赛制、赛程与组织架构(98)
7.2.3 进入ASC13的十强(99)
7.2.4 评审委员会对参赛高校的综合评价(99)
7.3 2014年世界大学生超级计算机竞赛(ASC14)(100)
7.3.1 82所世界高校同台竞技创历史之最(100)
7.3.2 全球超算专家云集(100)
7.3.3 初赛：四大赛题遴选超算精英(101)
7.3.4 决赛：七大赛题挑战智慧极限(102)
7.3.5 黑马异军突起(102)
7.3.6 e Prize计算挑战奖激励全球超算天才(102)
7.4 2015年世界大学生超级计算机竞赛(ASC15)(103)
7.4.1 六大洲152支参赛队再创历史新高(103)
7.4.2 全球超算专家云集(103)
7.4.3 初赛：从分子到宇宙的“两极考验(104)
7.4.4 决赛赛题：紧贴应用(105)
7.4.5 汇聚全球青年精英挑战重量“难题(105)
7.4.6 总决赛设25万大奖(105)
7.4.7 《三体》作者刘慈欣“出现在总决赛闭幕式(106)
第8课 ASC世界大学生超级计算机竞赛规则解析(107)
8.1 详细解析2014年世界大学生超级计算机竞赛初赛规则(107)
8.1.1 初赛介绍(107)
8.1.2 初赛规则解析(107)
8.1.3 初赛规则总结(109)
8.2 详细解析2014年世界大学生超级计算机竞赛决赛规则(109)
8.2.1 决赛介绍(109)
8.2.2 决赛规则解析(109)
8.2.3 决赛规则总结(112)
第三篇 进阶篇
第9课 竞赛方案(113)
9.1 简介(113)
9.2 组队(113)
9.3 基本条件(114)
9.4 培训(114)
9.5 硬件培训(115)
9.6 竞赛方案(115)
9.6.1 章节结构(115)
9.6.2 图表的呈现(115)
9.6.3 其他部分(116)
9.6.4 高性能计算活动简介(116)
9.6.5 硬件设计与能效(117)
9.6.6 (HPL) LINPACK测试(118)
9.6.7应用软件(118)
9.6.8 配置文档(118)
9.6.9 代码优化(121)
9.7 项目书任务分配(121)
9.8 总结(121)
第10课 竞赛集群的设计与建设(123)
10.1 集群的结构(123)
10.2 集群的性能和功耗(124)
第11课 系统浮点性能测试HPL优化方案(125)
11.1 HPL简介(125)
11.2 安装与测试(126)
11.3 常用的HPL优化方法(129)
11.3.1 修改配置参数(129)
11.3.2 第三方库的选择 1(30)
11.3.3 编译器优化(130)
11.3.4 确定进程与节点的对应关系(130)
11.3.5 优化任务分配(131)
11.3.6 散热(132)
第12课 分子动力学软件GROMACS优化方案(133)
12.1 应用程序简介(133)
12.2 实验环境与硬件规格(133)
12.3 测试参数调校(134)
12.4 软件库的效能分析(135)
12.5 计算资源分配的效能分析(137)
12.6 应用GPU的效能测试(139)
第13课 气候系统海洋模式LICOM优化方案(140)
13.1 气候系统海洋模式LICOM介绍(140)
13.1.1 什么是LICOM(140)
13.1.2 LICOM的发展演化(140)
13.1.3 LICOM的优化意义(140)
13.2 LICOM优化的关键点分析(141)
13.3 硬件环境搭建(141)
13.4 软件环境配置(141)
13.4.1 NetCDF C库安装配置(142)
13.4.2 NetCDF Fortran库安装配置(142)
13.4.3 LICOM的安装配置(142)
13.5 优化方案实施过程及结果(144)
13.5.1 优化方案实施过程(144)
13.5.2优化结果(145)
13.6 ASC14备赛过程回顾(146)
13.7 LICOM于ASC14决赛赛场优化回顾(147)
13.8 LICOM优化总结及评估(149)
第14课 三维纵横波分离的弹性波方程模拟方法3D_EW优化方案(150)
14.1 组队参赛情况及参赛准备(150)
14.1.1 人员准备(150)
14.1.2 技术准备(150)
14.2 ASC14 3D_EW 比赛规则解读(152)
14.3 三维纵横波分离的弹性波方程模拟算法介绍(153)
14.4 3D_EW程序分析(154)
14.4.1 热点分析(154)
14.4.2 代码分析(154)
14.5 基于CPU+MIC集群平台的3D_EW并行算法设计与实现(155)
14.5.1 基于CPU+MIC集群平台的3D_EW并行算法整体设计(155)
14.5.2 基于CPU+MIC集群平台的3D_EW并行算法实现(155)
14.6 基于竞赛平台的3D_EW测试和分析(158)
14.6.1 测试平台环境(158)
14.6.2 单节点性能(159)
14.6.3 跨节点性能(160)
14.7 参赛感悟及收获(160)