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CPU GPU FPGA 多核异构并行计算协同加速

共计 30 章节
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01
课程导入
异构并行计算的定义 · 发展背景 · 应用领域（AI
课程导入异构并行计算的定…
02
并行计算基础
并行性类型（指令级 · 数据级 · 任务级）
并行计算基础并行性类型
03
CPU多核架构与并行编程
多核处理器结构 · 缓存一致性 · 线程与进程
CPU多核架构
04
GPU架构与CUDA编程入门
GPU硬件架构（SM · 线程束） · CUDA编程模型（线程层次
GPUCUDA
05
GPU高级优化技术
内存访问优化（共享内存 · 全局内存合并） · 线程束分化
GPU高级优化技术
06
FPGA基础与硬件并行
FPGA架构（查找表 · 触发器 · DSP
FPGA硬件并行
07
FPGA高级设计方法
高层次综合（HLS）流程 · 并行优化（流水线 · 数据并行）
FPGA高级设计方法
08
多核异构系统架构
CPU+GPU+FPGA异构平台组成 · 互连技术（PCIe · NVLink
多核异构系统架构CPU+GPU+FPGA
09
异构编程模型与框架
OpenCL · SYCL · HIP
异构编程模型框架
10
任务划分与负载均衡
异构系统中任务分解策略 · 静态与动态负载均衡 · 性能建模与预测
任务划分负载均衡
11
数据通信与同步
异构设备间数据传输优化（零拷贝 · 异步传输） · 同步机制（事件
数据通信同步
12
CPU-GPU协同加速案例
矩阵乘法 · 图像滤波等经典算法的CPU+GPU协…
CPU-GPU协同加速案例
13
CPU-FPGA协同加速案例
基于FPGA的硬件加速器设计（如FF… · 卷积）与CPU协同工作流程
CPU-FPGA协同加速案例
14
GPU-FPGA协同加速案例
GPU与FPGA流水线协作（如视频处… · 深度学习推理）及数据流优化
GPU-FPGA协同加速案例
15
三异构协同综合案例
一个完整应用（如实时目标检测）在CP…
三异构协同综合案…CP
16
异构内存管理
统一虚拟内存 · 页迁移 · 内存池设计
异构内存管理统一虚拟内存
17
性能分析与调试工具
CPU性能分析（perf · VTune） · GPU调试（cuda-gdb
性能分析调试工具
18
能耗优化与绿色计算
异构系统的功耗模型 · 动态电压频率调整（DVFS） · 任务调度中的能耗感知策略
能耗优化绿色计算
19
深度学习加速中的异构计算
CNN/RNN在CPU · GPU · FPGA上的加速实现
深度学习加速异构计算
20
科学计算中的异构并行
分子动力学 · 气象模拟等大规模科学计算在异构平台上…
科学计算异构并行
21
实时信号处理中的异构计算
软件定义无线电 · 雷达信号处理中CPU+GPU+FPG…
实时信号处理异构计算
22
异构计算中的安全与可靠性
容错机制 · 错误检测与纠正 · 安全隔离
异构计算安全
23
云与边缘异构计算
云数据中心中的异构资源调度 · 边缘设备上的异构计算（如自动驾驶 · 智能终端）
边缘异构计算云数据
24
异构编程的常见陷阱与调试技巧
死锁 · 数据竞争 · 内存泄漏
异构编程的常见陷…调试技巧
25
性能优化方法论
Roofline模型 · Amdahl定律在异构系统中的应用 · 优化循环与数据布局
性能优化方法论Roofline
26
异构计算基准测试与标准
常用基准（Rodinia · Parboil · Hetero-Mark）
异构计算基准测试标准
27
未来趋势与前沿技术
Chiplet · 存内计算 · 光互连
未来趋势前沿技术
28
综合实战项目（一）
基于CPU+GPU的并行图像处理系统… · 图像增强）
综合实战项目CPU+GPU
29
综合实战项目（二）
基于CPU+FPGA的实时数据采集与…
综合实战项目CPU+FPGA
30
综合实战项目（三）
CPU+GPU+FPGA协同的智能视…
综合实战项目CPU+GPU+FPGA