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編輯推薦

涵蓋OpenCL v. 1.1
學習如何加速圖形和計算

不管你的繫統如何，計算能力總有富裕，可以挖掘。OpenCL就是這樣一門高性能編程語言，通過在多核CPU、圖像處理器以及不同的計算設備上運行，來**發揮繫統的計算能力。OpenCL非常適用於對處理速度要求很高的任務，例如矢量計算、矩陣運算以及圖形加速等等。
本書通過OpenCL將並行計算理論和高性能應用程序實踐完美融合在一起。首先直觀介紹基本的數據結構。然後，再引入高速排序、圖像處理、矩陣運算以及快速傅裡葉變換等編程實例。此外，本書還對圖像加速的所有重要主題做了深入的介紹。大量富有挑戰性的例子也讓你通過不同的方面來編程實踐，加深理解。

本書具有以下特色：
● 循序漸進學習OpenCL；
● 大量注釋詳盡的代碼；
● 經過測試的高性能算法。
如果讀者具有C或C++的編程背景，對閱讀、理解本書會有所幫助，但並不需要讀者之前對OpenCL有任何了解。

內容簡介

OpenCL(OpenComputingLanguage)是第一個面向異構繫統通用目的並行編程的開放式、免費標準，也是一個統一的編程環境。OpenCL當前已經廣泛應用於各種並行環境和不同行業領域。
《OpenCL實戰》是OpenCL編程的實踐指南，旨在介紹如何在實際的應用程序中使用OpenGL解決問題。全書共16章和4個附錄。正文可以分為3個部分。第一部分是第1～10章，主要討論的是OpenCL語言及其各項功能。第二部分是第11～14章，展示如何用OpenCL來處理高性能計算領域會經常踫到的大規模任務。最後一部分，包括15章和16章，展示如何用OpenCL來加速OpenGL應用程序的執行。附錄A介紹了SDK並演示如何安裝AMD和Nvidia所提供的SDK。附錄B討論了OpenGL和著色器程序開發的基礎知識。附錄C介紹如何安裝和使用MinGW。附錄D討論了嵌入式OpenCL標準。
《OpenCL實戰》適合於需要在異構平臺和並發環境下進行開發的專業人士閱讀，要求讀者有一定的C語言基礎。《OpenCL實戰》也適合對OpenCL和高性能計算感興趣的讀者參考。

作者簡介

Matthew Scarpino 有12年為嵌入式繫統開發高性能應用程序的經驗。他也是《Programming the Cell Processor》一書的作者。

第一部分OpenCL編程基礎
第1章OpenCL簡介
1.1OpenCL的來臨
1.2為什麼是OpenCL
1.2.1可移植性
1.2.2標準化的向量處理
1.2.3並行編程
1.3類比：OpenCL處理和紙牌遊戲
1.4OpenCL應用程序的第一印像
1.5OpenCL標準和擴展
1.6框架和SDK
1.7小結

第2章主機編程：基本的數據結構第一部分OpenCL編程基礎
第1章OpenCL簡介
1.1OpenCL的來臨
1.2為什麼是OpenCL
1.2.1可移植性
1.2.2標準化的向量處理
1.2.3並行編程
1.3類比：OpenCL處理和紙牌遊戲
1.4OpenCL應用程序的第一印像
1.5OpenCL標準和擴展
1.6框架和SDK
1.7小結

第2章主機編程：基本的數據結構
2.1基本數據類型
2.2獲取平臺信息
2.2.1創建平臺結構
2.2.2獲取平臺信息
2.2.3示例代碼：測試平臺的擴展
2.3訪問安裝設備
2.3.1創建設備結構
2.3.2獲取設備信息
2.3.3示例代碼：測試設備擴展
2.4通過上下文管理設備
2.4.1創建上下文
2.4.2獲取上下文信息
2.4.3上下文和引用計數
2.4.4示例代碼：檢查上下文的引用計數
2.5將設備代碼保存在程序中
2.5.1創建程序
2.5.2編譯程序
2.5.3獲取程序信息
2.5.4示例代碼：構建來自多個源文件的程序
2.6將函數打包為內核
2.6.1創建內核
2.6.2獲取內核信息
2.6.3示例代碼：獲取內核信息
2.7用命令隊列保存內核
2.7.1創建命令隊列
2.7.2入列內核執行命令
2.8小結

第3章主機編程：數據傳輸和數據劃分
3.1設置內核參數
3.2緩存對像
3.2.1分配緩存對像
3.2.2創建子緩存對像
3.3圖像對像
3.3.1創建圖像對像
3.3.2獲取圖像對像的相關信息
3.4獲取緩存對像的相關信息
3.5內存對像的傳輸命令
3.5.1讀/寫數據傳輸
3.5.2映射內存對像
3.5.3內存對像間的數據復制
3.6數據劃分
3.6.1循環和工作項
3.6.2工作項的大小和偏移量
3.6.3一個簡單的一維例子
3.6.4工作組和
3.7小結

第4章內核編程：數據類型和設備內存
4.1內核編程簡介
4.2標量數據類型
4.2.1訪問雙精度數據類型
4.2.2字節順序
4.3浮點計算
4.3.1浮點數據類型
4.3.2雙轉度數據類型
4.3.3half數據類型
4.3.4檢查IEEE-754的兼容性
4.4向量數據類型
4.4.1首選向量寬度
4.4.2初始化向量
4.4.3讀取和修改向量分量
4.4.4字節順序和內存訪問
4.5OpenCL設備模型
4.5.1內核模型類比的第一部分：學校中學數學的學生
4.5.2設備模型類比的第二部分：設備上的工作項
4.5.3程序中的地址空間
4.5.4內存對齊
4.6局部和私有內核參數
4.6.1局部參數
4.6.2私有參數
4.7小結

第5章內核編程：運算符和函數
5.1運算符
5.2工作組和工作項函數
5.2.1維度和工作項
5.2.2工作組
5.2.3示例應用
5.3數據傳輸操作
5.3.1加載和保存同類型的數據
5.3.2將標量數組加載保存到向量中
5.3.3將向量保存到標量數組中
5.4浮點型函數
5.4.1算術運算函數和取舍函數
5.4.2比較函數
5.4.3指數函數和對數函數
5.4.4三角函數
5.4.5其他類型的浮點函數
5.5整數函數
5.5.1加法函數和減法函數
5.5.2乘法運算
5.5.3其他類型的整數函數
5.6混洗和選擇函數
5.6.1混洗函數
5.6.2選擇函數
5.7向量測試函數
5.8幾何函數
5.9小結

第6章圖像處理
6.1圖像對像和采樣器
6.1.1主機上的圖像對像：cl_mem
6.1.2主機上的采樣器；cl_sampler
6.1.3設備上的圖像對像：image2d_t和image3d_t
6.1.4設備上的采樣器：sampler_t
6.2圖像處理函數
6.2.1圖像讀取函數
6.2.2寫圖像函數
6.2.3圖像信息函數
6.2.4一個簡單的例子
6.3圖像放縮和插值
6.3.1最鄰近插值
6.3.2雙線性插值
6.3.3用OpenCL編程放大圖像
6.4小結

第7章事件、性能分析及同步化
7.1主機提醒事件
7.1.1將事件和命令關聯
7.1.2將事件和回調函數作關聯
7.1.3主機提醒的例子
7.2命令同步事件
7.2.1等待列表和命令事件
7.2.2等待列表和用戶事件
7.2.3額外的命令同步函數
7.2.4獲取和事件關聯的數據
7.3性能分析事件
7.3.1配置性能分析命令
7.3.2對數據傳輸進行性能分析
7.3.3對數據劃分進行分析
7.4工作項同步化
7.4.1障礙和柵欄
7.4.2原子操作
7.4.3原子命令和互斥
7.4.4異步數據傳輸
7.5小結

第8章用C++開發
8.1初步了解
8.1.1向量和字符串
8.1.2異常
8.2創建內核
8.2.1平臺、設備以及上下文
8.2.2程序和內核
8.3內核參數和內存對像
8.3.1內存對像
8.3.2通用數據參數
8.3.3局部內存參數
8.4命令隊列
8.4.1創建CommandQueue對像
8.4.2入列內核執行命令
8.4.3讀寫命令
8.4.4內存映射和復制命令
8.5事件處理
8.5.1主機提醒
8.5.2命令同步化
8.5.3性能分析事件
8.5.4另外的事件函數
8.6小結

第9章用Java和Python來開發
9.1Aparapi
9.1.1Aparapi安裝
9.1.2Kernel類
9.1.3工作項和工作組
9.2JavaCL
9.2.1JavaCL安裝
9.2.2JavaCL開發概述
9.2.3用JavaCL來創建內核
9.2.4設定內核參數以及入列命令
9.3PyOpenCL
9.3.1PyOpenCL安裝和許可
9.3.2PyOpenCL開發概述
9.3.3用PyOpenCL創建內核
9.3.4設置參數和執行內核
9.4小結

第10章通用編程原則
10.1全局大小和局部大小
10.1.1找出工作組大小的上限值
10.1.2測試內核和設備
10.2數值歸並
10.2.1OpenCL的歸並算法
10.2.2使用向量提升歸並運算的速度
10.3工作組間的同步化
10.4設計高性能內核的10條技巧
10.5小結

第二部分用OpenCL來編程實現實際的算法
第11章歸並與排序
11.1MapReduce
11.1.1MapReduce簡介
11.1.2MapReduce和OpenCL
11.1.3MapReduce例子：字符串查找
11.2雙調排序
11.2.1理解雙調排序算法
11.2.2用OpenCL來實現雙調排序
11.3基數排序
11.3.1理解基數排序
11.3.2用向量實現基數排序
11.4小結

第12章矩陣和QR分解
12.1矩陣轉置
12.1.1矩陣簡介
12.1.2矩陣轉置的理論和實現
12.2矩陣乘法
12.2.1矩陣乘法理論
12.2.2用OpenCL編程實現矩陣乘法
12.3Householder變換
12.3.1向量投影
12.3.2向量反射
12.3.3外積和Householder矩陣
12.3.4用OpenCL編程實現向量反射
12.4QR分解
12.4.1計算Householder向量和R矩陣
12.4.2計算Householder矩陣和矩陣Q
12.4.3用OpenCL編程實現QR分解
12.5小結

第13章稀疏矩陣
13.1差分方程和稀疏矩陣
13.2稀疏矩陣的存儲以及Harwell-Boeing數據集
13.2.1Harwell-Boeing數據集簡介
13.2.2訪問Matrix Market文件中的數據
13.3最速下降法
13.3.1正定矩陣
13.3.2最速下降法理論
13.3.3用OpenCL編程實現SD算法
13.4共軛梯度法
13.4.1正交化和共軛
13.4.2正交化和GRAM-SCHMIDT法
13.4.3共軛梯度法
13.5小結

第14章信號處理和快速傅裡葉變換
14.1頻率分析簡介
14.2離散傅裡葉變換
14.2.1DFT背後的理論
14.2.2OpenCL和DFT
14.3快速傅裡葉變換
14.3.1DFT的三條性質
14.3.2構建快速傅裡葉變換
14.3.3用OpenCL來實現FFT
14.4小結

第三部分用OpenCL來加速OpenGL
第15章將OpenCL和OpenGL結合
15.1在OpenGL和OpenCL之間共享數據
15.1.1創建OpenCL上下文
15.1.2在OpenGL和OpenCL之間共享數據
15.1.3同步化對共享數據的訪問
15.2獲取信息
15.2.1獲取OpenGL對像和紋理信息
15.2.2獲取OpenGL上下文的相關信息
15.3基本的互操作例子
15.3.1初始化OpenGL操作
15.3.2初始化OpenCL操作
15.3.3創建數據對像
15.3.4執行內核
15.3.5渲染圖形
15.4互操作和動畫
15.4.1確定頂點數據
15.4.2動畫和顯示
15.4.3執行內核
15.5小結

第16章紋理和渲染緩存
16.1圖像濾波
16.1.1高斯模糊
16.1.2圖像銳化
16.1.3圖像浮雕化
16.2用OpenCL來對紋理濾波
16.2.1init_gl函數
16.2.2init_cl函數
16.2.3configure_shared_data函數
16.2.4execute_kernel函數
16.2.5display函數
16.3小結

附錄A安裝和使用軟件開發包
A.1了解OpenCL SDK
A.1.1檢查設備的兼容性
A.1.2OpenCL頭文件和庫文件
A.2Windows上的OpenCL
A.2.1在Windows上安裝AMD顯卡驅動
A.2.2用AMD顯卡來編譯Windows應用程序
A.2.3在Windows上安裝Nvidia的顯卡驅動
A.2.4用Nvidia顯卡來編譯Windows應用程序
A.3Linux上的OpenCL
A.3.1在Linux上安裝AMD的顯卡驅動
A.3.2在Linux上安裝Nvidia顯卡驅動
A.3.3在Linux上編譯OpenCL應用程序
A.4在Mac OS上安裝OpenCL
A.5小結

附錄B用OpenGL作實時渲染
B.1安裝OpenGL
B.1.1在Windows上安裝OpenGL
B.1.2在Linux上安裝OpenGL
B.1.3在Mac OS上安裝OpenGL
B.2在主機上開發OpenGL應用程序
B.2.1將數據放到頂點緩存對像(VBO)之中
B.2.2配置頂點屬性
B.2.3編譯和部署著色器
B.2.4啟動渲染過程
B.3開發著色器程序
B.3.1著色器編程簡介
B.3.2頂點著色器
B.3.3片段著色器
B.4用GLUT來創建OpenGL窗口
B.4.1配置和創建窗口
B.4.2事件處理
B.4.3顯示窗口
B.5將OpenGL和GLUT結合
B.5.1GLUT/OpenGL初始化
B.5.2設置視窗(viewport)
B.5.3渲染模型
B.6添加紋理
B.6.1在主機應用程序中創建紋理
B.6.2頂點著色器中的紋理映射
B.6.3在片段著色器中使用紋理
B.7小結

附錄C面向Windows和OpenCL的最簡GNU
C.1在Windows下安裝MinGW
C.1.1獲取並運行圖形安裝工具
C.1.2在MinGW下安裝新工具
C.2編譯MinGW可執行程序
C.2.1用MinGW編譯HelloWorld!
C.2.2GNU編譯器
C.3Makefiles
C.3.1GNU makefile的結構
C.3.2目標和偽目標
C.3.3簡單的makefile例子
C.4編譯OpenCL應用程序
C.5小結

附錄DAppendix D移動設備上的OpenCL
D.1數值處理
D.2圖像處理
D.3小結

媒體評論

“全面覆蓋了一個難度頗高的話題……極好地解釋了相關概念。”
——John H. Ryan III，Princigration LLC

“功課十足，值得一讀。很難在其他地方找到這麼好的資料。”
——Seth Price，猶他州立大學

“通過精心挑選的例子，對OpenCL進行了透徹的解釋。”
——Jrn Dinkla, 咨詢師
“全面覆蓋了一個難度頗高的話題……極好地解釋了相關概念。”
——John H. Ryan III，Princigration LLC

“功課十足，值得一讀。很難在其他地方找到這麼好的資料。”
——Seth Price，猶他州立大學

“通過精心挑選的例子，對OpenCL進行了透徹的解釋。”
——Jrn Dinkla, 咨詢師

“顯然是最好的OpenCL參考書、動手教程，更兼有很多超贊的現實例子。”
——Olivier Chafik JavaCL和ScalaCL創始人

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