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라즈베리 파이와 슈퍼컴퓨팅 병렬처리 시스템 구축 및 과학 프로그래밍 가이드북

애쉬윈 파얀카 지음 | 배진호 옮김 | 에이콘출판 | 2018년 09월 28일 출간
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    2018.12.04 ~ 2019.01.31
상품상세정보
ISBN 9791161752099(1161752099)
쪽수 248쪽
크기 190 * 237 * 15 mm /587g 판형알림
이 책의 원서/번역서 Raspberry Pi Supercomputing and Scientific Programming/Pajankar, Ashwin

책소개

이 책이 속한 분야

라즈베리 파이와 싱글 보드 컴퓨터의 근본에서 출발해 슈퍼컴퓨팅과 병렬 프로그래밍의 기초를 다룬다. 파이의 노드를 준비하고 네트워크로 연결해 하나의 클러스터로 동작하게 하며, MPI4PY로 클러스터의 기능을 활용한다. 또한 파이썬을 활용한 수치 연산을 위해 NumPy 라이브러리, 과학 연산 라이브러리인 SciPy와 신호 처리 및 영상 처리에서 SciPy의 애플리케이션을 살펴본다. 마지막으로 이미지 데이터를 표현하는 방법과 matplolib 라이브러리로 히스토그램을 계산하는 방법을 다룬다.

이 책은 과학 연산의 놀라운 세계로 떠나는 여정의 시작에 불과하다. matplotlib, OpenCV, SciKit 라이브러리를 탐색할 수 있으며, OS 프로그래밍을 하려는 독자들은 라즈베리 파이의 C에서 pthread와 POSIX 라이브러리를 탐색할 수 있다. 라즈베리 파이의 가능성이 무한하다. 이 경이로운 여정의 시작을 위해 최선을 다하길 바란다.

상세이미지

라즈베리 파이와 슈퍼컴퓨팅 도서 상세이미지

저자소개

저자 : 애쉬윈 파얀카

프로그래머, 메이커, 작가, 유튜버로 박학다식하며 과학의 대중화에 힘쓰고 있다. 인도의 IIT 하이데라바드 MTech에서 컴퓨터 과학과 공학을 전공했다. 과학, 기술, 공학, 수학(STEM, science, technology, engineering, and mathematics)의 진흥에 관심을 갖고 있다. 팩트출판사(Packt Publication)에서 3권, 린펍(Leanpub)에서 6권, 에이프레스(Apress)에서 2권의 책을 출판했다. 또한 팩트출판사에서 출판한 4권의 책을 리뷰했다. 이 책은 에이프레스에서 출판하는 세 번째 책이며, 현재 몇 권의 책을 더 집필하고 있다.

역자 : 배진호

작가의 말

라즈베리 파이는 과학 프로그래밍을 위한 학습 플랫폼으로서의 역할을 한다. 개발자들은 라즈베리 파이를 신호 처리나 영상 처리와 같은 과학 영역의 중요한 개념을 탐구하거나 SymPy를 사용해 심벌릭 연산(symbolic computations)을 하는 데 사용할 수 있다.
이 책에서는 과학 프로그래밍의 영역을 상세히 탐구한다. 이 책은 과학 프로그래밍 세계의 증명과 탐구를 위해 약 100개의 코딩 예제를 제공한다.
이 책이 과학 커뮤니티와 젊은 연구자들이 새로운 과학 영역을 개척하기 위한 도구로써 라즈베리 파이와 파이썬을 사용하는 데 도움이 되길 바란다.
-애쉬윈 파얀카(저자)

새로운 개념을 이해하는 가장 효과적인 학습 방법 중의 하나는 실습을 통한 구현과 동작 원리의 분석을 통한 이해라고 생각한다. 이 책은 분산 처리와 과학 프로그래밍을 쉽게 실습할 수 있는 가이드북이다. 저가의 라즈베리 파이를 활용해 오픈 소스로 분산 처리를 구현하기 때문이다.
개인적으로 분산 처리에 관심을 두게 된 것은 연산 부하에 대한 해결책을 찾으면서부터다. 단일코어로 처리할 수 있는 연산에는 한계가 있을 수밖에 없기 때문에 연산 부하가 큰 프로그래밍을 빨리 처리하는 데는 분산 처리가 그 해결책이다. 하지만 문제는 학습 및 구현에 드는 시간과 돈이다.
가장 간단한 분산 처리를 구현하는 데에도 2개 이상의 클러스터가 필요하다. 비싼 비용을 들여 하드웨어를 준비해도 프로그램 구현은 또 다른 차원의 도전이다. 저자는 최근 주목 받고 있는 저가의 라즈베리 파이를 클러스터로 활용했다. 소프트웨어 측면에서는 파이썬, MPI, MPI4PY 조합을 활용해 분산 처리를 구현했다. 초보자가 이해하기 쉽고, 사용하기에도 편리하기 때문이다.
또한 라즈베리 파이를 사용해 과학 프로그래밍을 수행한다. 강의와 책을 통해 지루하게 배웠을 수도 있는 선형대수, 행렬 연산, 신호 처리, 영상 처리 등의 개념을 매트랩 같은 고가의 툴을 사용하지 않고도 공짜로 구현해볼 수 있다는 것은 더없이 좋은 기회라고 생각한다. 이는 학생뿐 아니라 새롭게 개념을 익힐 필요가 있는 연구자들에게도 많은 도움을 줄 것이다. 이 책에서 다루고 있는 과학프로그래밍 파이썬 라이브러리는 scipy, numpy, matplotlib 등이다.
다른 책과 달리 주피터(Jupyter)라는 고급 웹 기반 툴을 사용한 실습을 소개한다. 주피터는 파이썬뿐 아니라 R과 Julia를 사용해도 인터랙티브 코딩이 가능하다. 또한 분산 처리도 지원하하므로 이 책에서 다뤘던 주제들을 수행해보기 좋은 플랫폼이라고 생각한다.
쉬운 용어를 바탕으로 저술됐기 때문에 관련 분야의 기초 개념만 갖고 있어도 내용을 이해하는 데는 무리가 없을 것이다. 직접 시스템을 구현해보고 그 동작 원리를 파악하면서 분산 처리 및 과학 프로그래밍을 이해하길 바란다.
-배진호(역자)

목차

지은이 소개
기술 감수자 소개
감사의 말
옮긴이 소개
옮긴이의 말
들어가며

1장. 싱글 보드 컴퓨터와 라즈베리 파이의 소개
__싱글 보드 컴퓨터
____SBC와 범용 컴퓨터의 차이
____시스템 온 칩
____SBC의 역사
____대중적인 SBC 계열
__라즈베리 파이
__라즈베리 파이 설정
____라즈베리 파이 설정을 위해 필요한 하드웨어
____라즈베리 파이를 위해 MicroSD 카드 준비
____필요한 무료 소프트웨어의 다운로드
____라즈베리안 OS를 MicroSD 카드에 쓰기
____VGA 모니터를 사용하는 경우, config.txt의 내용 변경
____파이 부팅
____파이의 환경 설정
__라즈비안
__config.txt
__네트워크와 인터넷에 라즈베리 파이 연결
____와이파이
____이더넷
__파이의 업데이트
____펌웨어 업데이트
____라즈비안의 업데이트와 업그레이드
____raspi-config의 업데이트
__라즈베리 파이의 종료와 재시작
__결론

2장. 중요한 리눅스 명령어와 원격 연결
__중요하고 유용한 리눅스 명령어
____리눅스 명령어 도움말
____네트워크 관련 명령어
__시스템 정보 명령어
____CPU 관련 정보
____메모리 관련 정보
____시스템과 OS 버전 정보
____파티션 관련 정보
____기타 유용한 명령어
__raspi-config로부터 SSH하기 위해 파이 활성화
__윈도우에서 원격으로 라즈베리 파이에 연결
____다른 컴퓨터에서 파이에 연결 확인
____PuTTY
____원격으로 라즈베리 파이 데스크톱에 접근
____WinSCP
__리눅스와 맥OS를 사용한 라즈베리 파이로 연결
____SSH로 원격 로그인
____SSH를 사용해 전달
____파일 전송을 위한 SCP
__결론

3장. 파이썬 소개
__파이썬의 역사
__파이썬의 특징
____단순함
____배우기 쉽다
____읽기 쉽다
____코드 유지보수가 쉽다
____오픈소스
____하이 레벨 언어
____이식성
____인터프리터
____객체지향성
____확장성
____풍부한 라이브러리
____강건성
____신속한 프로토타입
____메모리 관리
____영향력 있는 언어
____커뮤니티 지원
__파이썬 3
____파이썬 2와 파이썬 3 사이의 차이
____왜 파이썬 3을 사용하는가?
__라즈비안에서 파이썬 2와 파이썬 3
__파이썬 프로그램과 파이썬 모드의 실행
____인터랙티브 모드
____노멀 모드
__파이썬을 위한 IDEs
____IDLE
____Geany
__결론

4장. 슈퍼컴퓨팅의 개요
__슈퍼컴퓨팅의 개념
__슈퍼컴퓨터의 간략한 역사
__클러스터
____이종 클러스터
____베오울프 클러스터
__병렬성과 동시성
____병렬성
____동시성
____병렬 프로그래밍
__결론

5장. 메시지 전달 인터페이스
__메시지 전달 인터페이스
____MPI 표준의 역사와 발전
____MPI의 특징
____MPI의 구현
__MPI4PY
____파이썬, MPI4PY, MPI 조합을 사용하는 이유
____라즈비안에서 파이썬 3을 위한 MPI4Y 설치
__nmap의 설치
__결론

6장. 슈퍼컴퓨터 구축
__MicroSD 카드의 백업
__슈퍼컴퓨터의 노드 준비
__파이들의 네트워크
____DHCP를 사용하는 LAN
____와이파이 네트워크
____정적 IP 주소를 사용하는 LAN
__파이의 IP 주소를 찾기 위한 nmap의 활용
__mpirun으로 멀티 파이에서 호스트명 명령어 실행
____자동 인증을 위한 ssh-keygen 키 교환
__클러스터에서 파이의 조직
__결론

7장. 라즈베리 파이 오버클럭킹
__라즈베리 파이 오버클럭킹의 위험성
__파이에 방열판 설치
____방열판의 구매
__raspi-config를 이용한 파이의 오버클럭킹
__/boot/config.txt를 이용한 파이의 오버클럭킹
____/boot/config.txt 내의 옵션
__다양한 파이 모델에 대한 /boot/config.txt 옵션
____파이 B와 파이 B+를 위한 옵션
____파이 2를 위한 옵션
____파이 3을 위한 옵션
__결론

8장. 파이썬 3에서 병렬 프로그래밍
__MPI4PY의 기초
__MPI4PY로 시작
__조건문
__프로세스 개수 확인
__데이터의 송수신
__동적 데이터 송수신
__데이터 태깅...
__데이터 브로드캐스팅
__데이터 분산
__데이터 수집
__결론

9장. SciPy 스택과 심볼릭 프로그래밍 소개
__과학 파이썬 스택
__SciPy 스택의 설치
__SymPy
____SymPy 시작
____심볼
____SymPy 표현식으로 문자열의 변환
____SymPy의 출력 기능
____SymPy에서 단순화
____미적분
__결론

10장. NumPy 소개
__NumPy의 기초
____주피터
____주피터 노트북스
____N차원 배열(ndarray)
__ndarray 속성
____데이터 타입
__배열 생성 루틴
__행렬과 선형 대수
__삼각 메서드
__난수과 통계
__푸리에 변환
__결론

11장. SciPy 소개
__SciPy에서 과학과 수학 상수
__선형 대수
__적분
__보간
__결론

12장. SciPy를 활용한 신호 처리
__파형
__창 함수
____멕시코 모자 파형
____컨볼루션
__결론

13장. SciPy를 활용한 처리
__첫 번째 영상 처리 프로그램
__간단한 영상 처리
__영상 처리를 위한 NumPy 소개
__영상 처리를 위한 Matplotlib
__이미지 채널
__결론

14장. Matplotlib
__이미지 읽기
__컬러 맵
__컬러 바
__영상 처리를 위한 matplotlib
__보간 메서드
__결론

찾아보기

출판사 서평

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

■ 슈퍼컴퓨팅의 핵심
■ 저가의 라즈베리 파이 클러스터 구축
■ 병렬 프로그래밍의 성능과 메시지 전달 인터페이스의 사용
■ 라즈베리 파이를 활용한 심볼릭, 수치, 과학 프로그래밍

★ 이 책의 대상 독자 ★

라즈베리 파이와 병렬 프로그래밍을 시작하는 사람을 위한 책이다. 사람들은 저비용 슈퍼컴퓨터를 만드는 방법에 관심이 있고, 매우 적은 비용으로 과학 프로그래밍을 시작하고 싶어한다. 하지만 이 책은 컴퓨터 과학의 세계를 완전 처음 접하는 사람을 위한 책이 아니다. 독자가 컴퓨터의 기... 더보기

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