实战Matlab之并行程序设计PDF电子书下载

第1章 Matlab开发环境和程序设计基础 1

1.1 本章导读 1

1.2 Matlab环境 1

1.2.1 命令行窗口 2

1.2.2 代码编辑器 3

1.2.3 工作空间窗口 5

1.2.4 历史命令窗口 5

1.2.5 利用Matlab环境的界面操作 7

1.2.6 Matlab帮助 8

1.2.7 代码输入提示 9

1.3 Matlab语言基础 10

1.3.1 Matlab脚本文件 10

1.3.2 Matlab运算符与表达式 11

1.3.3 Matlab函数 14

1.3.4 Matlab的向量运算 16

1.3.5 Matlab的程序控制 19

1.3.6 面向对象程序设计 23

1.4 Matlab常用的数据类型 27

1.4.1 数值阵列 28

1.4.2 字符阵列 30

1.4.3 逻辑阵列 31

1.4.4 元组阵列 32

1.4.5 结构体阵列 34

1.4.6 函数句柄阵列 36

1.5 Matlab常用数据显示函数 38

1.5.1 figure窗口 38

1.5.2 绘制曲线 39

1.5.3 显示图像数据 40

1.5.4 显示三维曲面数据 40

第2章 利用parfor对for循环进行并行 43

2.1 本章导读 43

2.2 循环和并行 43

2.3 for循环的并行性 43

2.4 parfor关键字 44

2.5 Matlab client和worker 44

2.6 利用parfor并行for循环的基本原理 44

2.7 利用parfor并行for循环的基本步骤 45

2.8 配置Matlab并行计算池 45

2.8.1 matlabpool命令 45

2.8.2 matlabpool配置 47

2.9 第一个parfor程序及其与for循环的对比 48

2.10 parfor循环比for循环快多少？ 50

2.10.1 不启动matlabpool，直接执行parfor程序 51

2.10.2 打开matlabpool 51

2.11 parfor和for的不同 52

2.12 数据通信的影响 53

2.12.1 数据通信较大的情况 53

2.12.2 parfor和for的执行时间曲线 55

2.12.3 数据通信影响较小的情况 57

2.13 函数句柄在parfor并行程序分析中的应用 60

2.14 简约操作 61

2.14.1 简约操作的基本概念及并行原理 61

2.14.2 简约操作并行效率分析 62

2.14.3 简约操作的执行顺序 66

2.14.4 简约操作与简约变量的特征 66

2.15 parfor循环中的主要变量类型 71

2.15.1 parfor循环变量概述 71

2.15.2 循环变量 73

2.15.3 分段变量 73

2.15.4 广播变量 78

2.15.5 临时变量 78

2.16 parfor程序设计需要考虑的其他问题 81

2.16.1 变量名称（函数优先） 81

2.16.2 显式使用变量 82

2.16.3 parfor中使用函数句柄 82

2.16.4 在parfor中调用递归函数 83

2.16.5 parfor性能考虑 84

2.16.6 Matlab并行计算池中worker的位置 85

第3章 SPMD并行结构 87

3.1 本章导读 87

3.2 SPMD 87

3.3 SPMD的使用方法 88

3.4 Matlab client与Matlab lab数据交互 90

3.5 distributed或codistributed数值阵列 93

3.5.1 采用distributed对象创建分布式阵列 94

3.5.2 采用codistributed对象创建分布式阵列 97

3.6 在SPMD中获取job、task、lab、scheduler信息 98

3.7 利用SPMD并行结构解决计算密集型问题 99

3.8 利用SPMD并行结构解决数据密集型问题 102

第4章 其他Matlab并行结构 105

4.1 本章导读 105

4.2 for-drange 105

4.2.1 for-drange应用于分布式阵列 105

4.2.2 for-drange应用于非分布式阵列 107

4.3 利用pmode并行执行Matlab程序 108

4.3.1 启动pmode窗口 108

4.3.2 pmode窗口界面 109

4.3.3 显示pmode数据 110

4.3.4 在集群中启动pmode窗口 110

4.3.5 通过pmode命令在各个lab和Matlab client之间传输数据 111

4.4 并行执行Matlab函数 113

4.4.1 同步模式 113

4.4.2 异步模式 117

第5章 Matlab并行计算数据类型 118

5.1 本章导读 118

5.2 Matlab并行计算数据类型 118

5.2.1 同体变量 119

5.2.2 异体变量 119

5.2.3 独有变量 120

5.2.4 分布式变量 121

5.3 并行计算数据类型的转换方法 122

5.3.1 将同体变量转换为其他变量 123

5.3.2 将异体变量转换为其他变量 124

5.3.3 将独有变量转换为其他变量 124

5.3.4 将分布式变量转换为其他变量 126

5.4 Matlab并行计算数据类型的应用 127

5.4.1 parallel job中应用并行计算数据类型 127

5.4.2 SPMD并行结构中应用并行计算数据类型 130

5.5 Matlab分布式阵列 131

5.5.1 分布式阵列的特点 131

5.5.2 Matlab如何分割分布式阵列？ 132

5.5.3 Matlab如何显示分布式阵列？ 133

5.5.4 在Matlab客户端创建分布式阵列 137

5.5.5 在parallel job或SPMD并行结构中创建分布式阵列 139

5.5.6 codistributed对象操作分布式阵列 144

5.5.7 创建二维分割的Matlab分布式阵列 148

5.5.8 利用codistributor函数构造codistributor对象 152

5.5.9 支持分布式阵列的Matlab函数 153

第6章 Matlab通用并行程序设计 154

6.1 本章导读 154

6.2 概述 154

6.3 通用Matlab并行计算的基本概念 155

6.4 Matlab并行计算架构 156

6.5 job的状态及运行周期 157

6.6 开发调试并行程序基本流程 158

6.7 distributed job的操作方法 159

6.7.1 distributed job 159

6.7.2 创建distributed job的方法 159

6.8 parallel job的操作方法 162

6.8.1 parallel job 162

6.8.2 distributed job和parallel job的区别 162

6.8.3 创建parallel job的方法 163

6.8.4 避免死锁问题 164

6.9 matlabpool job的操作方法 166

6.10 batch job的操作方法 168

6.11 job manager、worker、job和task对象的属性 170

6.11.1 job manager对象 170

6.11.2 job对象 171

6.11.3 worker对象 172

6.11.4 task对象 173

6.12 worker对象的操作方法 174

6.12.1 启动worker 174

6.12.2 findResource方法 174

6.12.3 操作worker对象的函数 174

6.13 task对象的操作方法 175

6.14 job对象的操作方法 176

6.14.1 利用createTask函数创建task 176

6.14.2 等待任务状态改变 177

6.15 scheduler对象的操作方法 178

6.15.1 findResource函数 178

6.15.2 利用scheduler对象创建和管理job的方法 181

6.16 parallel job和SPMD结构中lab间数据通信问题 185

6.17 关于路径问题 192

6.18 利用Callback函数 193

6.19 并行程序调试和分析 195

第7章 MDCS配置 202

7.1 本章导读 202

7.2 Matlab并行构架 202

7.2.1 Matlab并行计算平台及拓扑结构 202

7.2.2 单集群节点 202

7.2.3 多集群节点 203

7.3 MDCS的配置项 203

7.4 MDCS操作指令及操作方法 203

7.4.1 MDCS的命令及选项 203

7.4.2 mdce命令操作实例 204

7.4.3 nodestatus命令及选项 205

7.4.4 nodestatus命令操作实例 205

7.4.5 remotecopy命令及选项 206

7.4.6 采用remotemdce远程执行mdce指令 207

7.4.7 startjobmanager 208

7.4.8 停止jobmanager运行 208

7.4.9 startworker 209

7.4.10 stopworker 209

7.5 管理job manager、集群节点和worker的方法 210

7.5.1 利用命令行管理 210

7.5.2 利用管理中心管理 210

第8章 创建多线程MEX文件 213

8.1 本章导读 213

8.2 利用MEX文件在Matlab中创建并行应用 213

8.3 多线程MEX文件创建及调试过程 213

第9章 在Matlab中应用OpenMP进行并行计算 220

9.1 本章导读 220

9.2 OpenMP及其工作原理 220

9.3 OpenMP与Matlab 221

9.4 第一个OpenMP实例 221

9.5 利用OpenMP并行执行for循环 223

9.6 OpenMP并行编译指令 227

9.6.1 引导parallel并行结构的指令和选项 227

9.6.2 引导work-sharing并行结构的指令和选项 233

第10章 利用GPU并行执行Matlab程序 257

10.1 本章导读 257

10.2 操作GPU设备 257

10.3 创建GPU数值阵列 258

10.4 操作GPU数据的函数 260

10.5 自定义支持GPU的函数 262

10.6 扩展Matlab对GPU支持的方法 263

10.6.1 直接编写GPU程序，通过Matlab调用 264

10.6.2 GPU与C语言混合并编译为MEX 268

附录A MEX文件基础知识 272

A.1 设置Matlab C/C＋＋编译器用于编译MEX文件 272

A.2 MEX文件的功能 273

A.3 MEX文件与M文件的关系 273

A.4 MEX文件实例 273

A.5 MEX文件结构说明 274

A.6 编译MEX文件 275

A.7 采用C＋＋创建MEX文件 276

附录B Matlab并行计算配置项 278

B.1 配置项的管理和创建工具 278

B.2 选择默认的配置项 278

B.3 打开配置项管理工具 278

B.4 创建新的配置项 278

B.5 配置项编辑工具 279

B.6 将配置项保存为文件 279

B.7 验证配置选项 282

B.8 操作配置项的命令 283

附录C Matlab并行计算常用概念说明 284