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第0章 高性能计算概述1

0.1 什么是高性能计算？2

0.2 高性能计算普及的大趋势2

0.3 高性能计算普及最大的障碍3

0.3.1 合格的管理员难求3

0.3.2 应用编写难4

0.4 造成高性能计算环境管理复杂的原因5

0.4.1 认知摩擦5

0.4.2 基础设施软件的认知摩擦起因6

0.5 高性能计算系统栈演变过程7

0.6 高性能计算普及需要无缝集成的完整系统栈8

0.7 微软的整体解决方案9

0.8 微软高性能计算服务器发展历程10

0.9 展望将来：通用GPU及云计算11

第1章 起点：创建高性能计算集群12

1.1 Windows HPC Server 2008 R2集群架构13

1.2 创建高性能计算集群14

1.2.1 创建集群14

1.2.2 配置集群21

1.2.3 部署计算节点29

1.3 指派节点模板32

1.4 试用高性能应用35

1.4.1 亚洲期权定价程序介绍35

1.4.2 运行演示35

第2章 Windows HPC Server 2008 R2概览38

2.1 Windows HPC Server 2008 R239

2.1.1 HPC Pack软件开发工具包40

2.1.2 系统管理功能41

2.1.3 作业管理系统功能42

2.2 MS MPI43

2.2.1 MS MPI简介43

2.2.2 Windows对于MS-MPI内核支持45

2.2.3 调试、剖析和分析MPI程序45

2.2.4 面向服务架构（SOA）的编程模型和运行时系统48

2.3 作业调度系统56

2.3.1 作业提交阶段57

2.3.2 作业调度阶段58

2.3.3 默认资源分配61

2.3.4 作业运行阶段62

2.3.5 用户作业管理界面62

2.4 集群管理器66

2.4.1 配置导航栏67

2.4.2 节点管理68

2.4.3 作业管理界面77

2.4.4 诊断测试工具和框架78

2.4.5 报表和图表79

2.4.6 Windows PowerShell支持80

2.4.7 头节点的故障转移集群81

2.5 安全性81

2.6 总结81

第3章 使用作业调度系统83

3.1 作业调度系统概念84

3.2 安装应用84

3.3 提交作业85

3.3.1 使用作业管理器85

3.3.2 使用作业调度器命令行程序88

3.3.3 使用Powershell90

3.3.4 使用C＃提交93

3.4 优化资源调配的作业提交方法103

3.4.1 提交一个大模型MPI应用103

3.4.2 提交一个任务流108

3.5 附录113

3.5.1 作业属性113

3.5.2 任务属性114

3.6 使用作业文件与提交作业115

3.7 使用筛选器控制作业116

3.8 作业和任务的安全注意事项116

第4章 编写面向服务的HPC应用118

4.1 亚洲期权定价的串行和并行模拟119

4.1.1 亚洲期权定价模拟算法简介119

4.1.2 传统的串行程序模拟120

4.1.3 亚洲期权定价的并行化方法121

4.1.4 并行化步骤122

4.2 创建HPC面向服务的应用122

4.2.1 创建服务122

4.2.2 创建Excel客户端应用126

4.2.3 部署服务133

4.2.4 运行应用134

4.3 创造一个提交后重取结果的应用135

4.3.1 创建新的Sheet2和提交、重取方法135

4.3.2 运行应用141

第5章 编写基于MPI的应用144

5.1 问题领域145

5.2 图像的数字化146

5.3 对比度扩展的数据并行度147

5.4 串行版本的对比度扩展应用150

5.4.1 串行版本的架构151

5.4.2 使用MPI来并行对比度扩展算法154

5.5 使用Windows HPC Server 2008 R2运行MPI应用165

第6章 管理高性能计算服务器集群169

6.1 简介170

6.2 部署集群170

6.2.1 部署头节点170

6.2.2 设置计算节点模板170

6.2.3 启动计算节点175

6.3 配置集群178

6.3.1 配置迅速抢占策略179

6.3.2 配置作业模板181

6.4 监控集群193

6.4.1 监控作业负载对集群节点使用情况193

6.4.2 监控节点内存短缺情况193

6.4.3 运行集群命令196

6.5 诊断故障200

6.5.1 作业因无法认证用户而失败200

6.5.2 MPI作业失败201

6.6 基于报表的决策202

6.6.1 获取资源最高使用项目202

6.6.2 可扩展的报表数据库203

第7章 开发适用于高性能计算集群的VBA和Excel工作簿应用214

7.1 结构和格式215

7.2 概述215

7.2.1 基于事件的异步计算216

7.2.2 宏框架216

7.3 开始之前：完成本章所需的软件环境218

7.4 第一部分：从头开发工作簿220

7.4.1 启动新工作簿220

7.4.2 预备工作簿221

7.4.3 在宏框架里定义计算逻辑224

7.4.4 在本地运行宏并探索宏的工作流225

7.4.5 在集群上运行工作簿229

7.4.6 集群运行工作簿流程细解231

7.5 第二部分：转换一个桌面上的工作簿在集群上运行236

7.5.1 分析工作簿236

7.5.2 预备工作簿238

7.5.3 在宏框架内定义计算逻辑240

7.5.4 运行工作簿250

7.6 本章小结253

第8章 用户体验：上海汽车工业集团255

8.1 上海汽车工业集团简介和商务需求256

8.2 基于Windows HPC Server解决方案和优势256

8.3 计算机辅助工程（CAE）在高性能计算环境下的应用现状和挑战257

8.3.1 应用场景257

8.3.2 困境：HPC能力建设曲高和寡258

8.3.3 缺陷：软件License资产管理混乱259

8.3.4 短板：仿真数据及流程急需监管259

8.4 SimCloud：基于Windows HPC Server的门户环境259

8.4.1 平台架构259

8.4.2 功能架构260

8.4.3 “仿真工程师”常用场景261

8.5 应用集成案例261

8.5.1 ANSYS集成案例262

8.5.2 FLUENT集成案例262

8.5.3 ABAQUS集成案例263

8.5.4 NASTRAN集成案例264

8.5.5 LS-DYNA集成案例265

8.5.6 ADAMS集成案例266

8.5.7 STAR-CCM＋集成案例266

8.5.8 RECURDYN集成案例267

8.6 License许可证管理268