前言
2010年以来，中国超级计算机建设突飞猛进，欣欣向荣。一个原因是国力强盛，大力投资高新科技；另一个原因是整体科技水平提高，需求旺盛。天气预报、石油物探、工程仿真、基因测序等传统应用对计算资源的需求持续增长，以深度学习为代表的人工智能大爆发，资金雄厚的互联网公司对计算能力极度渴求。超级计算机的建设、应用主战场正在从教育科研单位转向科技企业。
为什么要写这本书
面对浩如烟海的数据，CPU已经力不从心，因此世界领先的超级计算机都装备大量的加速器或者众核处理器。
目前主流加速器产品是NVIDIA GPU、AMD GPU和Intel至强Phi协处理器。三种加速器使用的编程语言分别为CUDA C/CUDA Fortran、OpenCL和MIC导语。加速器计算有4个困难。
一是CUDA/OpenCL等低级语言编程难度大，且需要深入了解加速器的硬件结构。而大部分的用户不是专业编程人员，学习一门新的编程技术将耗费大量时间。
二是加速器的计算模型与CPU差别很大，移植旧程序需要几乎完全重写。大量的旧程序在性能优化上已经千锤百炼，稳定性上也久经考验，完全重写是不可完成的任务。
三是低级编程语言开发的程序与硬件结构密切相关，硬件升级时必须升级软件，否则将损失性能。而硬件每隔两三年就升级一次，频繁的软件升级将给用户带来巨大负担。
四是投资方向难以选择。三种加速器均有自己独特的编程语言，且互不兼容。用户在投资建设硬件平台、选择软件开发语言时就会陷入困境，不知三种设备中哪个会在竞争中胜出。如果所选加速器将来落败，将会带来巨大损失；而犹豫不决又将错过技术变革的历史机遇。
OpenACC应运而生，可以克服这4个困难。OpenACC的编程机制是，程序员只在原程序中添加少量编译标识，编译器根据作者的意图自动产生低级语言代码。无须学习新的编程语言和加速器硬件知识，便能迅速掌握。只添加少量编译标识，不破坏原代码，开发速度快，既可并行执行又可恢复串行执行。在硬件更新时，重新编译一次代码即可，不必手工修改代码。OpenACC标准制定时就考虑了目前及将来的多种加速器产品，同一份代码可以在多种加速器设备上编译、运行，无成本切换硬件平台。掌握OpenACC后，编写程序省时、省力、省心。
本书特色
笔者学习超算技术时有过苦泪：教材一上来就讲技术细节，只能机械地学习，不清楚这些算法、语法要解决什么问题，花费巨大精力后却发现解决不了自己的难题；新技术的资料往往是英文的，而且零碎，还不一定准确，收集、学习成本很高，求助无门；科学计算领域的祖师语言Fortran现在有点小众，新技术资料更少。为节省读者时间，本书特别重视易读性、易用性，具体有如下特点。
❑ 第一本中文OpenACC技术书籍，方便国内读者系统阅读，快速掌握。
❑ 全面、准确：本书覆盖OpenACC的所有特性，重要特性结合例子详细讲解，不常用的特性列出标准定义，方便查找。对特性、功能的描述均来自OpenACC规范，并用实例验证，确保准确。
❑ 大量的例子：书中的示例代码超过160个，不是代码片断，而是完整代码，拿来即用。全部由笔者编写、测试，运行无报错。
❑ 兼顾C/C++和Fortran：以C/C++为主来讲解，但所有的例子都有Fortran版的代码，Fortran专用特性会详细讲解。物理、气象等领域积累的优秀Fortran代码可以借此移植到新硬件上，重焕生机。
❑ 阅读轻松：按照并行程序的编写、调优顺序，先交代各阶段面临的问题，然后自然引入OpenACC提供的解决办法，最后实测验证效果。一切顺理成章，读者不会有云里雾里的感觉。
读者对象
❑ 科学家：迅速改造旧程序，快速编写新的原型程序验证算法、理论，将更多的时间投入到高价值的科研创新中去。
❑ 企业程序员：一套程序适配多种运行平台，维护简单；性能敏感的部分用CUDA等低层语言编写，性能不敏感部分用OpenACC编写，相互配合，兼得程序性能和开发效率。
❑ 本科生、研究生：花最少的时间掌握一门计算工具，省出时间学习更多的知识。
如何阅读本书
第1章介绍超级计算技术的发展趋势和并行编程概况，可以从中了解OpenACC的作用。没有CUDA C基础的读者能够掌握基本概念，便于深入理解OpenACC的并行化技术。第2章介绍OpenACC语言的设计思路。第3～4章是本书的核心，将计算部分并行化，并将数据传递时间减到最少。至此，读者已经能够编写性能良好的OpenACC程序。第5～7章介绍高级并行技术，以进行极致性能优化，以及与CUDA C/CUDA Fortran和各类库的混合编程。第8章给出OpenACC规定的所有运行时例程，不用细读，用到时再参考。第9章指导部署开发环境，以便快速上手。
勘误和支持
本人水平有限，错误与疏漏在所难免，恳请批评指正。联系笔者请发送电子邮件至hpcfan@foxmail.com。更多技术资源请访问www.gpujisuan.com。技术交流QQ群284876008（将满）、564520462，欢迎加入。
致谢
感谢国家并行计算机工程技术研究中心漆锋滨老师撰写第10章，并为本书作序。感谢PGI美女工程师王珍、帅气工程师仰琎歆、Daniel Tian、资深专家Mathew Colgrove的技术支持。感谢机械工业出版社的策划编辑高婧雅尽心协调与支持。
何沧平