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E-Book

Cluster Computing

Praktische Einführung in das Hochleistungsrechnen auf Linux-Clustern

AutorHeiko Bauke, Stephan Mertens
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl458 Seiten
ISBN9783540299288
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis6,99 EUR

Das Buch ist eine praktische Einführung in das Hochleistungsrechnen auf Linux-Clustern. In vier Teilen (Grundlagen, Technik, Programmierung, Praxis) wird ausführlich erklärt, wie man einen Haufen (Cluster) preiswerter Standard-PCs in einen Parallelcomputer verwandelt und diesen dann zur Lösung rechenintensiver Probleme einsetzt. Insbesondere enthält das Buch eine fundierte Einführung in MPI, dem grundlegenden Programmiermodell für Cluster-Computer. Dabei werden anhand konkreter Beispiele die wichtigsten Paradigmen paralleler Programmierung präsentiert. Vorgestellt werden außerdem Entwicklungswerkzeuge, die Fehlersuche in parallelen Programmen und nützliche Bibliotheken.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
Teil I Grundlagen14
1 Von Megahertz zu Gigaflops15
1.1 Ochsen oder Hühner?15
1.2 Rechenleistung im Takt17
1.3 Von-Neumann-Flaschenhals19
1.4 Benchmarks20
1.5 Amdahls Gesetz22
1.6 Granularität25
1.7 Parallele Leistungsmetriken28
1.8 Notizen30
2 Parallelrechner33
2.1 Gemeinsamer oder verteilter Speicher33
2.2 Verbindungsnetzwerke36
2.3 Cluster-Computer39
2.4 SETI@home und Grid-Computing44
2.5 Notizen46
3 Programmieransätze49
3.1 Datenparallelität49
3.2 Threads51
3.3 Nachrichtentransfer56
3.4 Notizen59
Teil II Technik62
4 Cluster-Design63
4.1 Grundlegende Komponenten63
4.2 Anforderungen an einen High-Performance-Cluster64
4.3 Netzwerktechnik65
4.4 CPU-Architektur73
4.5 Arbeitsspeicher74
4.6 Massenspeicher75
4.7 Diskless nodes77
4.8 Hardware-Monitoring78
4.9 Unterbringung, Klima und Kühlung79
4.10 Cluster now!81
4.11 Besonderheiten von Knoten-Hardware82
4.12 Schrauben oder kaufen?83
4.13 Notizen85
5 PCs vernetzen87
5.1 TCP/IP-Grundlagen89
5.2 Calculus – Der Beispiel-Cluster92
5.3 Erstinstallation93
5.4 Netzwerk-Basiskon.guration102
5.5 SystemImager109
5.6 Wichtige Netzdienste116
5.7 Channel bonding137
5.8 Diskless nodes141
5.9 Notizen152
6 Cluster-Dienste155
6.1 LAM/MPI155
6.2 Jobverwaltung und Batch-Systeme163
6.4 Notizen175
Teil III MPI178
7 Grundlagen179
7.1 Das Minimalgerüst179
7.3 Kollektive Kommunikation185
7.4 Anatomie der Nachrichtenübertragung201
7.5 Nicht blockierender Nachrichtentransfer217
7.6 Der MPI-Standard225
7.7 Notizen232
8 Fortgeschrittene Techniken235
8.1 Kommunikator- und Gruppenmanagement235
8.2 Fehlerbehandlung242
8.3 Nutzerspezifische Datentypen246
8.5 Notizen268
9 Parallelisierungstechniken271
9.1 Perfekte Parallelisierung271
9.2 Geometrische Parallelisierung301
9.3 Notizen321
Teil IV Praxis323
10 Debuggingmethoden und Entwicklungswerkzeuge für MPI- Programme325
10.1 Kontrollausgaben325
10.2 Debugger329
10.3 Profiler334
10.4 XMPI336
10.5 Namen für MPI-Objekte340
10.6 Notizen342
11 Bibliotheken345
11.1 Überblick346
11.2 APPSPACK358
11.3 FFTW363
11.4 Tina’s Random Number Generator Library368
11.5 Notizen378
12 Benchmarks379
12.1 Highly-Parallel LINPACK379
12.2 Intel MPI Benchmarks397
12.3 Notizen404
13 Checkpoint-Restart405
13.1 Überblick405
13.2 Ckpt409
13.4 Notizen420
Teil V Anhang422
14 Die C-Schnittstelle des MPI-Standards423
14.1 Konstanten423
14.4 Nicht blockierende Punkt-zu-Punkt-Kommunikation429
14.5 Persistente Kommunikation432
14.6 Abgeleitete Datentypen432
14.8 Einfache Gruppen, Kontexte und Kommunikatoren443
14.9 Kommunikatoren mit Topologie449
15 Argumente aus der Kommandozeile einlesen451
Literaturverzeichnis455
Sachverzeichnis461

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