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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 R2 39

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 MPI 43

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Powershell 90

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