軟件優(yōu)化技術(shù)：IA-32平臺(tái)的高性能手冊(cè)（第2版）

第一部分 性能分析工具和基本概念（開(kāi)胃品）
第1章 引言...............3
軟件優(yōu)化...............4
軟件優(yōu)化陷阱........4
軟件優(yōu)化過(guò)程........6
要點(diǎn).........7
第2章 測(cè)試基準(zhǔn)........9
Benchmark的屬性............10
可重復(fù)性（必須）.........10
代表性（必須）..........11
易用性（必須）..........11
可驗(yàn)性（必須）..........11
時(shí)間可測(cè)性（可選）...........11
完全覆蓋性（條件依賴）............12
精確性（條件依賴）...........12
Benchmark示例........12
要點(diǎn).............16
第3章 性能分析工具...........18
時(shí)間機(jī)制.............18
優(yōu)化編譯器..........20
使用Intel C++和Fortran編譯器........20
特定處理器優(yōu)化..........21
針對(duì)特定處理器的函數(shù)實(shí)現(xiàn)........22
其他編譯器優(yōu)化..........23
軟件分析的類型................24
性能監(jiān)測(cè).............25
VTune性能分析器...........25
采樣.............26
調(diào)用圖分析.........27
Intel編譯器Codecov分析器..........28
Microsoft Visual C++分析器............29
采樣與插樁型分析器的比較...........30
嘗試、錯(cuò)誤、判斷力與耐心...........31
要點(diǎn).............32
第4章 熱點(diǎn).............34
什么因素導(dǎo)致熱點(diǎn)和冷點(diǎn)?.............36
不僅僅是時(shí)間...........36
均勻執(zhí)行與沒(méi)有熱點(diǎn)..........37
要點(diǎn).............39
第5章 處理器體系結(jié)構(gòu)..........41
功能模塊.............42
要兩個(gè)漢堡!................43
取指與譯碼.........45
指令執(zhí)行............47
退出.............50
寄存器和內(nèi)存...........50
要點(diǎn).............52
第二部分 性能相關(guān)問(wèn)題（主菜）
第6章 算法.............55
計(jì)算復(fù)雜度..........55
指令選擇.............56
數(shù)據(jù)相關(guān)與指令并行..........61
內(nèi)存需求.............63
并行算法.............64
算法的通用性............65
檢測(cè)算法問(wèn)題............65
要點(diǎn).............69
第7章 分支.............72
找到關(guān)鍵的預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的分支...........74
第一步：找到預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的分支..........74
第二步：找到耗時(shí)的熱點(diǎn)............75
第三步：確定預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的分支的比率..........76
最后的全面檢查..........77
分支的不同類型................78
使分支更容易被預(yù)測(cè)..........80
使用CMOV移除分支.............81
使用標(biāo)志移除分支...........83
使用min/max指令移除分支...........84
通過(guò)額外工作去除分支...........85
要點(diǎn).............86
第8章 內(nèi)存.............88
內(nèi)存概覽.............89
主存和虛擬內(nèi)存..........89
處理器緩存.........90
緩存細(xì)節(jié).............92
硬件預(yù)取.............93
軟件預(yù)取.............94
不通過(guò)緩存寫(xiě)數(shù)據(jù)：非臨時(shí)性寫(xiě)...............95
影響內(nèi)存性能的問(wèn)題..........96
強(qiáng)制緩存載入..............96
容量緩存載入..............97
沖突緩存載入..............97
緩存效率............98
存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)............99
數(shù)據(jù)對(duì)齊..........100
編譯器和數(shù)據(jù)對(duì)齊.............101
軟件預(yù)取..........102
檢測(cè)內(nèi)存問(wèn)題.........103
找到頁(yè)缺失................104
找到存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)問(wèn)題.............106
找到L1緩存缺失........106
理解潛在的改進(jìn)........108
修復(fù)內(nèi)存問(wèn)題.........109
要點(diǎn)...........115
第9章 循環(huán).............117
數(shù)據(jù)相關(guān).............118
循環(huán)分配和融合..............120
循環(huán)剝離.............122
循環(huán)展開(kāi)與合并..............123
循環(huán)交換.............126
循環(huán)不變計(jì)算.........128
循環(huán)不變分支.........128
循環(huán)不變結(jié)果.........129
要點(diǎn)...........130
第10章 慢操作............132
慢指令...............132
查找表...............134
系統(tǒng)調(diào)用.............137
系統(tǒng)空閑進(jìn)程.........140
要點(diǎn)...........143
第11章 浮點(diǎn)...........145
數(shù)值異常.............145
清零和非格式化到零........148
精度...........149
打包和標(biāo)量模式..............152
浮點(diǎn)到整數(shù)的轉(zhuǎn)換，取整.............153
下界和上界函數(shù)..............154
浮點(diǎn)操作技巧..........154
浮點(diǎn)類型到整型的轉(zhuǎn)換..............155
平方根.........155
倒數(shù)平方根................155
要點(diǎn)...........156
第12章 SIMD技術(shù).............158
SIMD技術(shù)介紹...............159
MMX™技術(shù)..............159
SIMD流擴(kuò)展.............160
使用SIMD技術(shù)..............161
自動(dòng)矢量化................162
C++類庫(kù)...........163
Intrinsics...........164
嵌入?yún)R編語(yǔ)言............165
四種方法的優(yōu)缺點(diǎn).............166
SIMD技術(shù)的考慮事項(xiàng)..........167
決定何處使用SIMD技術(shù)..........167
內(nèi)存對(duì)齊...........167
數(shù)據(jù)布局...........169
選擇合適的打包數(shù)據(jù)類型..........171
SIMD和x87 FPU計(jì)算的兼容性..............173
要點(diǎn)..........173
第13章 自動(dòng)矢量化...........176
矢量化相關(guān)的編譯開(kāi)關(guān).........176
常用的編譯開(kāi)關(guān)........176
編譯開(kāi)關(guān)使用示例.............179
矢量化相關(guān)的編譯提示.........180
常用的編譯提示........180
編譯提示使用示例.............185
矢量化指南........186
設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的考慮.............187
矢量化診斷的使用.............189
別名與負(fù)面影響的最小化..........192
編程風(fēng)格..........196
目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)............197
要點(diǎn)...........200
第14章 面向處理器的特殊優(yōu)化............202
32位Intel體系結(jié)構(gòu).........202
Pentium M處理器..........204
一級(jí)指令緩存.........205
指令譯碼.............206
指令延遲.............207
指令集...............208
浮點(diǎn)控制寄存器..............208
MXCSR狀態(tài)寄存器.........209
一級(jí)數(shù)據(jù)緩存.........209
內(nèi)存預(yù)取.............209
處理器事件........210
部分寄存器延遲..............210
部分標(biāo)志延遲.........212
暫停指令.............212
要點(diǎn)...........213
第15章 多處理技術(shù)介紹...........214
并行程序設(shè)計(jì)..........215
線程管理.............217
使用OpenMP高層線程化†........217
低層線程...........220
線程化的目標(biāo)..........220
線程化的相關(guān)問(wèn)題.........222
Intel編譯器與線程工具.........225
要點(diǎn)...........226
第16章 OpenMP多線程..........228
OpenMP的關(guān)鍵要素........228
多線程執(zhí)行模型........232
OpenMP的存儲(chǔ)模型.........234
OpenMP的限制........238
編譯OpenMP程序.........239
自動(dòng)并行化........241
線程化指南........244
要點(diǎn)...........246
第17章 任務(wù)隊(duì)列和OpenMP的高等應(yīng)用專題..........249
任務(wù)隊(duì)列—Intel對(duì)OpenMP的擴(kuò)展.........249
任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行模型.............249
任務(wù)隊(duì)列和任務(wù)結(jié)構(gòu).........252
線程化N皇后問(wèn)題：一個(gè)實(shí)例研究........255
線程級(jí)流水線并行.........260
開(kāi)發(fā)嵌套式并行性.........263
多級(jí)并行.............267
線程綁定研究.........269
理解循環(huán)調(diào)度.........271
要點(diǎn)...........274
第三部分 設(shè)計(jì)和應(yīng)用優(yōu)化（甜點(diǎn)）
第18章 實(shí)例研究：線程化視頻編碼器..........279
H.264視頻編碼器的初始性能...........279
H.264視頻編碼器的并行化..........280
任務(wù)和數(shù)據(jù)劃分........281
切片級(jí)并行性............282
幀級(jí)并行..........283
基于兩個(gè)切片隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)..........284
基于任務(wù)隊(duì)列模型的實(shí)現(xiàn)..........285
性能...........288
速度提高與壓縮效率間的折衷........288
在支持HT技術(shù)的多處理器上的性能.........290
性能的理解........291
多線程的額外開(kāi)銷.........294
進(jìn)一步的性能調(diào)試.........295
線程化總結(jié)........296
要點(diǎn)...........297
第19章 針對(duì)性能的設(shè)計(jì)...........298
數(shù)據(jù)移動(dòng).............299
內(nèi)存與并行性.........299
設(shè)計(jì)過(guò)程中的性能實(shí)驗(yàn).........300
算法...........301
要點(diǎn)...........303
第20章 綜合：基本的優(yōu)化................306
采摘低處的果實(shí)..............306
應(yīng)用...........307
相關(guān)資料.............309
Benchmark.........309
Benchmark結(jié)果的理解..........310
浮點(diǎn)到長(zhǎng)整型轉(zhuǎn)換的改進(jìn).............310
算法的并行化..........312
采用自動(dòng)矢量化..............313
基于Intrinsics的指令級(jí)并行........314
優(yōu)化總結(jié).............315
要點(diǎn)...........316
第21章 綜合：最后的百分之十............318
最快的速度........318
更高的SIMD效率.........320
最終的優(yōu)化........323
優(yōu)化總結(jié).............324
要點(diǎn)...........325
參考文獻(xiàn)...........326
索引............332