基于GPU的多尺度離散模擬並行計算

序
前言
第0章 引言
第1章 CUDA使用初步
　1.1 GPU介紹
　1.2 CUDA介紹
1.3 CUDA安裝和使用
　1.4 第一個CUDA程序——矩陣相加
1.5 調試和優化
第2章 基于CUDA的CT圖像重建
　2.1 CT介紹
　2.2 CT掃描及重建原理
　2.3 FBP圖像重建算法的CUDA實現
　2.4 總結
第3章 分子動力學模擬的GPU並行實現
　3.1 建立適合GPU計算的分子動力學模擬算法
3.2 GPU—MD算法的應用
3.3 GPU性能發揮
第4章 基于GPU的原子間多體作用計算及其在材料領域的應用
4.1 材料計算領域的原子間多體相互作用模型
4.2 模擬算法
4.3 實例應用
4.4 性能分析
4.5 一些GPU程序開發調試經驗
第5章 長鏈分子分子動力學模擬的GPU實現
　5.1 長鏈分子分子動力學模擬的常用模型和算法
　5.2 算法的GPU實現
5.3 模擬體系和GPU程序性能
第6章 顆粒流體系統宏觀粒子模擬的GPU實現
第7章 基于GPU的格子玻爾茲曼方法計算
第8章 其他非CPU編程
結束語
參考文獻
附錄

解決自然界很多復雜問題的瓶頸在于缺乏對其時空多尺度結構的認識，這也是復雜性科學研究的焦點問題．中國科學院過程工程研究所從1984年開始就致力于用多尺度方法研究氣固兩相系統，逐步發展成變分多尺度方法．為證明這一方法，又發展了用于離散模擬的擬顆粒方法．在推廣應用變分多尺度方法的思想和用離散方法證明不同系統的穩定性條件的過程中，逐步認識到多尺度和離散化是很多工程問題的共性．並致力于建立針對這一共性的計算模擬方法和軟件，也試圖根據這一軟件的要求來設計計算機系統，但這已超出了課題組的能力範圍．雖經多年探索，並求助于計算機專家，但沒有成功．2007年6月，NVIDIA發布了CUDA 1.0，課題組的年輕人馬上認識到，CPU+GPU為實現多尺度離散模擬提供了一個可以借用的方案．為此，課題組僅用短短4個月的時間和有限的資金，建立了單精度峰值超過100Tflops的並行計算系統，並同時準備了各種應用實例的計算程序．這台計算機已于2008年2月正式運行．

該書就是在這個過程中，同志們應用這台機器進行各種實例計算的經驗總結．考慮到CPU+GPU並行將是一個十分有前景的發展方向，故將各方面的經驗總結匯總成書，希望對開始學習這種計算模式的同志有較大的幫助．

從不同的實際問題歸納共同屬性並建立計算模式，再根據這一共同的計算模式建立計算系統將是未來高性能計算的重要發展方向，用CPU+GPU來實現多尺度離散化並行計算，就是在這一方向上的一次有益的實踐．

希望該書的出版能夠為開始學習和使用GPu的同志提供幫助，節約學習的時間，盡快進入實際應用．也希望能夠推動我國並行計算模擬向應用牽引的模式發展．

由于時間倉促，該書的系統性、邏輯性還很不完善，更多的是各方面經驗的匯集，目的只是作為CPU+GPU並行這一過渡時期的參考書．