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发布时间：2025-07-08

博客标题：基于MATLAB的高性能计算课程（产学合作协同育人项目）

内容：

    近年来，由于频率墙和功耗墙的存在，计算机计算性能的提升主要依赖于计算核心数量的增加，这使得传统的串行算法设计逐步转向基于多核和众核的并行算法设计，越多越多的应用领域，特别是人工智能领域需要并行数据结构与算法设计的相关基础。本课程介绍了现代计算机CPU和GPU硬件架构的发展，介绍了多核与众核的并行编程技术，给出了并行程序的设计方法，详细阐述了MATLAB并行计算工具箱的使用方法并给出了程序示例。最后给出了基于MATLAB的并行算法设计例子。

 

Ⅰ理论部分

        第1章  概述 (2学时)

          高性能计算的意义，国内外研究进展；能够解决的科学和工程问题。

    第2章  高性能计算平台 (2学时) (迈斯沃克公司可提供最新技术和平台资料)

          迈斯沃克并行计算体系结构介绍。

    第3章  并行程序设计模型与性能评价(2学时)

          并行程序设计方法PCAM，Amdahl定律，Gustafson定律，加速比等。

    第4章  基于消息传递编程（MPI）的并行程序开发 (2学时)

          MPI并行程序设计开发，点对点通信，阻塞和非阻塞通信，聚合通信。

    第5章  循环并行化（2学时）

          Parfor，并行化开销，嵌套训练的并行化。

    第6章  MATLAB与GPU计算 (2学时)

          GPU软硬件架构，MATLAB使用GPU。

    第7章  高性能计算与大数据处理和深度学习  (2学时)

          为大数据创建数据存储（datastores），tall数组；MATLAB平台上深度学习算法与高性能计算。

Ⅱ实验部分

实验	教学内容及要求	课时
1	熟悉高性能计算机运行环境	2
2	练习消息传递编程的通信方式	2
3	循环并行计算程序开发，SPMD并行	2
4	MATLAB与GPU计算	4
5	大数据处理	4
6	高性能计算与深度学习应用	2

参考课件：

• 1、概述

• 2、集群计算

• 3、节点内并行

• 4、MPI

• 5、GPU

• 6、人工智能并行计算系统

• 7、project

     邀请迈斯沃克公司并行计算专家作报告

                       

学生作业展示

 MATLAB高性能计算资料链接

1、 MATLAB并行计算工具箱介绍， http://ww2.mathworks.cn/products/parallel-computing.html

2、MATLAB并行计算工具箱使用文档，http://www.mathworks.com/help/parallel-computing/getting-started-with-parallel-computing-toolbox.html

3、基于MATLAB的GPU计算，http://software.intel.com/en-us/openclsdk-devguide

4、MATLAB深度学习工具箱， http://ww2.mathworks.cn/products/deep-learning.html

5、数据结构与算法（西安电子科技大学出版社 2019，ISBN：978-7-5606-5487-4） ，第10章 并行数据结构及应用

附迈斯沃克公司介绍：

迈斯沃克（ MathWorks），是美国一家开发技术性计算软件的中型公司，著名的产品有MATLAB和Simulink，使用对象主要为工业、政府和教育行业的工程师和科学家。MathWorks总部位于美国马萨诸塞州内蒂克市。