Programming in Parallel with CUDA A Practical Guide Richard Ansorge 2022-Cambridge-University CUDA并行编程实战 安索奇 英文版 CUDA（Compute Unified Device Architecture）是由英伟达公司开发的一种并行计算平台和编程模型，使得GPU（图形处理单元）可以用于通用计算。CUDA如今已经成为用于GPU编程的主要语言，它使得开发者能够利用GPU的并行计算能力来处理复杂的计算任务。相较于传统的中央处理单元（CPU），GPU能够同时处理成千上万个小任务，这使得CUDA在科学和技术计算领域变得越来越重要。 CUDA并行编程的核心优势在于其能够在个人电脑上执行原本需要大量PC集群或高性能计算（HPC）设施支持的任务。这种能力特别重要，因为它可以显著减少大规模计算项目的时间和成本。在医学物理、金融建模、大数据应用等领域，CUDA技术已经广泛应用。特别是对于需要处理海量数据的应用场景，如机器学习、图像和信号处理、物理模拟等，CUDA提供了强大的支持。 本书《CUDA并行编程实战》的作者是剑桥大学卡文迪什实验室的资深大学高级讲师Richard Ansorge，他结合了自己在计算机发展和应用方面的激情以及长期积累的经验。本书以其独特性在GPU计算领域脱颖而出，书中包含了比其他任何GPU计算书籍都要丰富得多的例子集。本书特别注重C++编程风格，其特点是紧凑、优雅和高效。在线提供的代码库和辅助材料支持读者用于自己的项目。 Richard Ansorge不仅是一位资深的学者，还是剑桥大学Fitzwilliam学院的名誉导师和研究员。他的学术成就丰硕，发表了超过170篇同行评审的学术论文，并且是《MRI的物理学和数学》（2016年）一书的合著者。本书的出版社Cambridge University Press是剑桥大学的一部分，它的使命是传播知识，以追求最高国际水平的教育、学习和研究。 书中内容不仅仅限于CUDA编程技术，还包括了CUDA编程在实际应用中的深入讨论。例如，在医学影像处理、金融数据分析、大规模数据处理等方面的应用，都涵盖了丰富的实际案例。通过这些案例，读者可以更深刻地理解CUDA在不同领域中的应用潜力，以及如何针对特定问题进行优化和调整。 为了适应广大读者的需求，书中还讨论了CUDA编程的最佳实践，强调代码的可读性、可维护性和性能。书中展示了如何有效地使用CUDA的特性来解决现实世界中的高性能计算问题，尤其是在涉及复杂科学数据获取和分析的领域。作者提供了大量实用的技巧和建议，帮助读者快速掌握并利用CUDA的强大功能。 本书为读者提供了一个全面的CUDA学习资源，旨在帮助读者跨越CUDA学习的门槛，掌握并行编程的核心知识，并将其应用于解决实际问题中。无论是对于有经验的开发者还是对于并行计算感兴趣的初学者，本书都是一本宝贵的参考资料。通过对本书内容的学习，读者将能够更好地利用CUDA为自己的项目加速，提升计算效率和性能。

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利用MATLAB生成湍流随机相位屏的方法及其在激光传输中的应用。首先解释了相位屏的核心原理，即通过Kolmogorov谱模型描述大气湍流的折射率变化，并展示了关键的MATLAB代码片段用于生成符合特定功率谱的随机相位场。接着讨论了如何将涡旋光束（如携带轨道角动量的光）通过多层随机相位屏进行传播仿真，以及如何评估湍流导致的模态串扰效应。此外，还提到了海洋湍流与大气湍流之间的区别，并提供了优化计算性能的小技巧，比如使用GPU加速。 适合人群：从事光学仿真研究的专业人士，特别是关注激光传输和湍流效应的研究人员和技术开发者。 使用场景及目标：适用于需要模拟复杂环境（如大气或海洋）中激光传输行为的研究项目，帮助研究人员更好地理解和预测湍流对光束特性的影响。 其他说明：文中不仅分享了具体的编码实现细节，还指出了常见错误及解决方案，有助于初学者快速上手并避免陷阱。

利用MATLAB生成湍流随机相位屏的方法及其在激光传输中的应用。首先解释了相位屏的核心原理，即通过Kolmogorov谱模型描述大气湍流的折射率变化，并展示了关键的MATLAB代码片段用于生成符合特定功率谱的随机相位场。接着讨论了如何将涡旋光束（如携带轨道角动量的光）通过多层随机相位屏进行传播仿真，以及如何评估湍流导致的模态串扰效应。此外，还提到了海洋湍流与大气湍流之间的区别，并提供了优化计算性能的小技巧，比如使用GPU加速。 适合人群：从事光学仿真研究的专业人士，特别是关注激光传输和湍流效应的研究人员和技术开发者。 使用场景及目标：适用于需要模拟复杂环境（如大气或海洋）中激光传输行为的研究项目，帮助研究人员更好地理解和预测湍流对光束特性的影响。 其他说明：文中不仅分享了具体的编码实现细节，还指出了常见错误及解决方案，有助于初学者快速上手并避免陷阱。

代数多重网格（Algebraic Multigrid, AMG）是一种高效的数值求解线性系统的预处理技术，尤其适用于大规模的、不规则的稀疏矩阵问题。AMG方法起源于几何多重网格（Geometric Multigrid, GMG），但与GMG不同的是，AMG不需要对问题的物理空间进行多尺度的细化描述，而是基于矩阵的代数特性来构建多重网格层次。这种方法具有高度的灵活性，可以应用于各种复杂的工程和科学计算中。 AMG的核心思想是将复杂的大规模问题分解为一系列较小的、相互关联的问题，并在不同的“网格”层次之间进行迭代。通过在粗网格上快速地求解近似解，然后在细网格上校正，从而加速整体的求解过程。AMG的效率在于它能够有效地捕捉到矩阵的固有结构，减少求解过程中不必要的计算。 AMGX是NVIDIA公司开发的一种基于GPU优化的AMG实现，旨在利用图形处理器的强大并行计算能力，提高大规模科学计算的性能。AMGX提供了一种高度可定制的框架，允许用户根据特定的应用场景调整算法参数，以实现最佳性能。它支持多种预处理和后处理技术，如高斯-塞德尔松弛（Gauss-Seidel Relaxation）、最小二乘修正（Least Squares Correction, LSC）等，以及不同类型的矩阵剖分策略。 在AMG的理论中，关键步骤包括： 1. **共轭梯度法（Conjugate Gradient, CG）**：作为基础的迭代求解器，用于求解线性系统。 2. **粗网格选择**：确定粗化策略，如基于谱间隔或连接强度的矩阵特征来构造粗网格。 3. **限制器（Restriction）**：将细网格的残差信息下采样到粗网格，通常采用插值或投影操作。 4. **扩展器（Interpolation）**：将粗网格的解上采样回细网格，以进行校正。 5. **松弛（Relaxation）**：在每层网格上执行局部迭代，以减少误差。 6. **交错（Aggregation）**：用于构建粗网格的单元，可以基于弱连接或其他准则。 AMG的文献资料涵盖了算法的历史发展、理论基础、实现细节以及应用案例。中文资料可以帮助理解基本概念，而英文资料则可能提供更深入的数学分析和技术细节。通过学习这些资料，你可以掌握如何应用AMG和AMGX解决实际问题，例如在流体动力学、固体力学、电磁学等领域的数值模拟。 AMG和AMGX是现代数值计算中的重要工具，它们结合了数学的优雅和计算的效率，对于处理大型科学计算挑战具有不可估量的价值。通过对AMG理论的学习和AMGX的实际操作，工程师和研究人员可以更好地应对高性能计算面临的复杂性和计算量。

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[Morgan Kaufmann] MATLAB GPU 加速计算 教程 (英文版) [Morgan Kaufmann] Accelerating MATLAB with GPU Computing A Primer with Examples (E-Book)

Crowd Animations 是一个开箱即用的解决方案，支持在高性能场景中使用大量的动画角色。CA (Crowd Animations) 采用 GPU Instancer 核心功能，并在 GPUI 间接实例化解决方案和 GPU 剔除技术的基础上增加了 GPU 蒙皮技术。这一组合有助于你在 Unity 内充分利用 GPU 实例化，处理你的动画角色。 功能特色 --------------------------------- - 带蒙皮网格的间接 GPU 实例化。 - GPU 视锥、遮挡和距离剔除。 - 兼容 VR。适用于单通道和多通道渲染模式。 - 支持标准、LW、HD 和通用渲染管线。 - 支持自定义着色器（需要手动设置）。 - 动画混合（最多 4 个动画）。 - 支持多个蒙皮网格渲染器和子网格。 - 支持 LOD 群组（所有 LOD 网格必须使用同样的装备）。 - 骨骼连接。 - 支持根运动。 - 能够按原型使用自定义阴影距离，以及选择用于渲染阴影的 LOD。 - 自动检测已添加和移除的实例，无需任何其他代码。 - 支持刚体和物理。 - 自定义动画事件系统。 - 易于使用的界面

- 适用于复杂 GPU 实例化的开箱即用型解决方案。 - 兼容 VR。适用于单通道和多通道渲染模式。 - 兼容移动端。适用于 iOS 和 Android。 - 易于使用的界面。 - 数以万计的对象仅需绘制调用一次，即可快速渲染。 - GPU 视锥体剔除。 - GPU 遮挡剔除（还支持具有单通道和多通道渲染模式的 VR 平台）。 - 支持自动配置的自定义着色器。 - 支持标准、通用和高清渲染管线。 - 一键即可将层次复杂的预制件进行实例化。 - 支持多个子网格。 - 支持 LOD 组和交叉渐变。（交叉渐变仅在标准渲染管线中支持）

《CUDA并行程序设计 GPU编程指南》是一本深入浅出的CUDA编程教程，专为希望掌握GPU编程技术的初学者而设计。CUDA（Compute Unified Device Architecture）是由NVIDIA推出的一种并行计算平台和编程模型，它允许开发者利用图形处理器（GPU）的强大计算能力来解决复杂的科学、工程和数据处理问题。本书作为CUDA编程的经典之作，涵盖了从基础概念到高级应用的全面知识，旨在帮助读者快速上手并深入理解CUDA编程。 在GPU编程领域，CUDA提供了C/C++的编程接口，使得程序员能够直接对GPU进行编程，利用其并行处理能力。书中首先会介绍CUDA编程环境的搭建，包括NVIDIA的开发工具套件CUDA Toolkit的安装和使用，以及如何配置编程环境。此外，还会讲解GPU的基本架构，如流式多处理器（SM）、线程块和网格的概念，这些是理解CUDA并行计算的关键。 接着，书中会详细阐述CUDA编程的核心要素，包括设备内存管理、数据传输、同步机制和核函数。核函数是CUDA编程的核心，它定义了在GPU上执行的并行计算任务。书中将通过丰富的实例来演示如何编写和优化核函数，以及如何利用共享内存提高性能。同时，还会讨论内存层次结构，如全局内存、共享内存、常量内存和纹理内存，以及如何选择合适的内存类型以优化程序性能。 在并行计算中，理解和掌握并行算法的设计与分析至关重要。书中会介绍并行算法设计的基本原则，如工作窃取和负载均衡，并通过案例分析来展示如何将传统算法转化为并行版本。此外，还会讲解如何利用CUDA的硬件特性，如动态并行性和流式处理，来进一步提升并行程序的效率。 除了基础内容外，书中还涵盖了更高级的话题，如错误处理、调试技巧和性能分析工具的使用。对于想要进行高性能计算或深度学习等应用的开发者，书中还会介绍如何利用CUDA进行大规模并行计算，并给出实际项目中的应用示例。 《CUDA并行程序设计 GPU编程指南》是一本全面且实用的CUDA编程教程，它不仅适合初学者入门，也对有一定经验的开发者有很高的参考价值。通过学习这本书，读者不仅可以掌握CUDA编程的基础知识，还能了解到如何利用GPU的并行计算能力来解决实际问题，从而提升计算效率，推动技术创新。