本书共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3~9章分别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法、粒子输运蒙特卡洛方法、大地电磁有限元正演、地球动力学模拟、高通量材料计算方法、多物理场耦合的并行计算方法和城市风场并行计算方法。