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异构计算体系结构与编程基础

共计 30 章节
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01
课程导入
异构计算的定义 · 发展背景 · 应用领域
课程导入异构计算的定义
02
异构计算体系结构概述
CPU · GPU · FPGA
异构计算体系结构…CPU
03
异构计算系统组成
主机端与设备端 · PCIe/NVLink/CXL等互连… · 内存层次与数据搬运机制
异构计算系统组成主机端
04
并行计算基础
并行性类型（任务级 · 数据级 · 流水线）
并行计算基础并行性类型
05
GPU体系结构深入
GPU流处理器 · 线程调度 · 内存架构（全局
GPU体系结构深入
06
CUDA编程模型
CUDA线程层次（Grid/Bloc… · 核函数编写 · 内存管理（cudaMalloc/cu…
CUDA编程模型
07
CUDA进阶编程
共享内存优化 · 线程同步 · 原子操作
CUDA进阶编程
08
OpenCL编程基础
OpenCL平台模型 · 执行模型 · 内存模型
OpenCL编程基础
09
OpenCL进阶
工作项与工作组 · 本地内存优化 · 图像处理
OpenCL进阶
10
HIP与跨平台编程
HIP简介 · CUDA到HIP的迁移 · ROCm平台
HIP跨平台编程
11
FPGA异构编程
FPGA体系结构 · HLS（高层次综合）基础 · OpenCL for FPGA
FPGA异构编程
12
FPGA实战案例
使用HLS实现图像滤波 · 矩阵乘法 · FFT等算法
FPGA实战案例
13
异构计算中的内存管理
统一虚拟地址 · 零拷贝 · 页锁定内存
异构计算内存管理
14
异构计算中的任务调度与同步
任务图 · 事件依赖 · 多流并发
异构计算任务调度
15
性能分析与优化工具
NVIDIA Nsight · AMD ROCm Profiler · Intel VTune
性能分析优化工具
16
性能优化方法论
瓶颈识别 · 访存优化 · 计算优化
性能优化方法论瓶颈识别
17
异构计算中的通信与数据搬运
PCIe带宽限制 · 异步传输 · DMA
异构计算通信
18
多GPU与集群异构计算
多GPU编程模型 · MPI+OpenMP+CUDA混合编… · 分布式异构计算框架
GPU集群异构计算
19
异构计算中的深度学习应用
使用CUDA/OpenCL加速神经网… · 常用深度学习框架的异构后端
异构计算深度学习应用
20
异构计算中的科学计算案例
分子动力学 · 流体模拟 · 有限元分析等领域的异构实现与优化
异构计算科学计算案例
21
异构计算中的图像处理与计算机视觉
图像滤波 · 边缘检测 · 特征提取的GPU/FPGA实现
异构计算图像处理
22
异构计算中的密码学与安全
AES · RSA等算法的GPU加速 · 侧信道攻击与防御
异构计算密码学
23
异构计算中的实时系统与嵌入式
嵌入式GPU/FPGA · 实时性要求 · 功耗优化
异构计算实时系统
24
异构计算中的编程框架与库
Thrust · CUB · cuBLAS
异构计算编程框架
25
异构计算中的调试与验证
CUDA-GDB · OpenCL调试器 · FPGA仿真
异构计算调试
26
异构计算中的可移植性与标准化
SYCL · OpenMP target · OpenACC
异构计算可移植性
27
异构计算中的能耗与散热管理
功耗模型 · 动态电压频率调整（DVFS） · 绿色计算策略
异构计算能耗
28
异构计算中的容错与可靠性
软错误 · 硬错误 · 检查点恢复
异构计算容错
29
异构计算综合实战项目
设计并实现一个图像处理或科学计算应用 · 在CPU+GPU+FPGA上完成性能…
异构计算综合实战…设计并实现一个图…
30
课程总结与前沿展望
异构计算发展趋势（Chiplet · 存内计算 · 量子异构）
课程总结前沿展望