에이콘 프로그래밍 언어 시리즈. 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.
저자 소개
지은이 : 애쉬윈 파얀카 (Ashwin Pajankar) 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.
옮긴이 : 배진호 웨이브엠 책임 연구원으로, 물류 로봇의 자율 주행 애플리케이션과 펌웨어 연구 개발 업무를 담당하고 있다. 서울과학기술대학원에서 기계설계로봇공학 석사 학위, 로즈헐맨공과대학(Rose-hulman Institute of Tech)에서 레이저공학 석사 학위를 받았다. 새로운 것을 배우고, 문제를 해결했을 때의 성취감에 매료돼 공학에 빠져들었다. 역서로는 에이콘출판사에서 출판한 『ROS 로보틱스 프로그래밍』(2017)이 있다.
목 차
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
출판사 서평
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.
★ 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 기본 지식을 갖고 있으며, 그와 관련된 대부분의 근본 개념을 처음 접하는 것이 아니라고 가정한다. 컴퓨터를 좋아하고, 컴퓨터 과학을 좀 더 탐구하기 위한 강력한 툴을 배우길 원하는 학생과 그와 같은 취미를 가진 사람에게 적합하다. 메이커와 해커 역시 이 책이 흥미롭다고 여길 것이다. 마지막으로 독자가 왜 이 책을 읽는지 모른다면 아마 라즈베리 파이, 슈퍼컴퓨터, 과학 프로그래밍, 병렬 프로그래밍에 관심이 있기 때문일 것이다. 내가 이 책을 집필하는 것을 즐겼던 것처럼 모든 독자가 이 책을 즐기며 읽기 바란다.
★ 이 책의 구성 ★
1장, ‘싱글 보드 컴퓨터와 라즈베리 파이의 소개’에서는 싱글 보드 컴퓨터의 역사와 철학을 소개한다. 또한 라즈베리 파이의 기초를 알아보고, 라즈베리 파이를 설치하며, 하나의 네트워크로 연결하는 방법을 소개한다. 2장, ‘중요한 리눅스 명령어와 원격 연결’에서는 중요한 리눅스 명령어를 소개한다. 또한 라즈베리 파이로 원격 연결을 구축하기 위한 절차를 상세히 설명한다. 3장, ‘파이썬 소개’에서는 파이썬 역사와 철학을 소개하고, 파이썬 2와 파이썬 3 사이의 차이를 논의하며, 파이썬 3 인터프리터의 다양한 모드를 알아본다. 4장, ‘슈퍼컴퓨팅의 개요’에서는 슈퍼컴퓨팅의 개념을 소개한다. 5장, ‘메시지 전달 인터페이스’에서는 MPI4PY를 라즈베리 파이에 설치하는 방법을 시연한다. 6장, ‘슈퍼컴퓨터 구축’에서는 멀티 파이로 슈퍼컴퓨팅을 구축하는 방법을 소개한다. 7장, ‘라즈베리 파이 오버클럭킹’에서는 안전하게 파이의 다양한 모델을 오버클럭하는 방법을 소개한다. 8장, ‘파이썬 3에서 병렬 프로그래밍’에서는 파이썬 3로 MPI4PY 프로그래밍하는 방법을 소개한다. 또한 병렬 프로그래밍의 중요한 개념들과 구조들을 알아본다. 9장, ‘SciPy 스택과 심볼릭 프로그래밍 소개’에서는 SciPy 스택의 구성 요소를 소개한다. 또한 SymPy를 이용해 심볼릭 프로그래밍(symbolic programming)하는 방법을 알아본다. 10장, ‘NumPy 소개’에서는 Numpy를 이용한 수치 연산의 세계를 소개한다. 11장, ‘SciPy 소개’에서는 SciPy 라이브러리의 다양한 모듈을 소개한다. 12장, ‘SciPy를 활한 신호 처리’에서는 시각적으로 신호와 신호 처리의 놀라운 세계를 탐험한다. 13장, ‘SciPy를 활용한 처리’에서는 영상 처리의 기초를 알아본다. 14장, ‘Matplotlib’에서는 파이썬의 Matplotlib으로 데이터 시각화에 대한 짧은 소개를 제공한다.
