本书内容共包括为9章。第1章介绍了并行算法与应用的研究现状及其面临的挑战。第2章介绍了天河超级计算机系统。第3至9章，介绍了作者在天河系列超级计算机系统上取得的一些研究成果，包括粒子输运离散纵标方法、粒子输运蒙特卡洛方法、大地电磁正演模拟、地球动力学模拟、高通量材料模拟、反应堆多物理场耦合模拟和城市风场数值模拟等典型场景的大规模并行计算。撰写本书的目的是把作者多年来在天河超算系统上的并行算法研究工作进行总结归纳，融合超算系统体系结构、并行算法和典型应用为一体开展论述。