現(xiàn)代CPU性能分析與優(yōu)化

定　價(jià)：￥99.00

作　者：	[美]丹尼斯·巴赫瓦洛夫(Denis Bakhvalov) 著
出版社：	機(jī)械工業(yè)出版社
叢編項(xiàng)：
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111719489	出版時(shí)間：	2023-02-01	包裝：	平裝-膠訂
開(kāi)本：	16開(kāi)	頁(yè)數(shù)：		字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)旨在指導(dǎo)大家優(yōu)化運(yùn)行在現(xiàn)代CPU上的應(yīng)用程序的性能。具體來(lái)說(shuō)，主要分為兩部分內(nèi)容：第一部分介紹性能分析，包括對(duì)CPU微架構(gòu)、術(shù)語(yǔ)和指標(biāo)的簡(jiǎn)要概述，還探討了分析性能的不同方法和現(xiàn)代平臺(tái)上可用的硬件監(jiān)控功能。第二部分展示如何發(fā)現(xiàn)優(yōu)化機(jī)會(huì)，以及可以做哪些轉(zhuǎn)換來(lái)提高程序的性能。此外，還提供了一份可應(yīng)用于用戶(hù)應(yīng)用程序的優(yōu)化清單，包括循環(huán)優(yōu)化、向量化、函數(shù)內(nèi)聯(lián)等，并討論了有助于消除CPU微架構(gòu)層面的問(wèn)題（如緩存未命中、分支預(yù)測(cè)錯(cuò)誤等）的代碼轉(zhuǎn)換。本書(shū)對(duì)于從事性能關(guān)鍵型應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和進(jìn)行系統(tǒng)底層優(yōu)化的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是不可或缺的。對(duì)于任何想更好地了解應(yīng)用程序性能并探索其診斷和改進(jìn)方法的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，這本書(shū)也很有用。

作者簡(jiǎn)介

　　丹尼斯·巴赫瓦洛夫（Denis Bakhvalov）Intel高級(jí)開(kāi)發(fā)人員，在Intel從事C 編譯器項(xiàng)目相關(guān)工作，致力于為不同的芯片架構(gòu)生成最佳代碼。性能工程和編譯器一直是他感興趣的研究領(lǐng)域。他于2008年開(kāi)始了他的軟件開(kāi)發(fā)職業(yè)生涯，參與過(guò)多個(gè)領(lǐng)域的工作，包括桌面應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、性能分析和編譯器開(kāi)發(fā)。2016年，他開(kāi)設(shè)了easyperf.net博客，開(kāi)始在博客中撰寫(xiě)性能分析、調(diào)優(yōu)、C/C 編譯器和CPU微架構(gòu)相關(guān)的文章。譯者簡(jiǎn)介朱金鵬榮耀終端虛擬機(jī)和編譯優(yōu)化技術(shù)負(fù)責(zé)人，有10多年安卓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，致力于安卓手機(jī)系統(tǒng)的性能優(yōu)化。曾就職于華為終端，負(fù)責(zé)方舟編譯器關(guān)鍵特性設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，主導(dǎo)WebAssembly技術(shù)在輕量級(jí)操作系統(tǒng)上的應(yīng)用。他是《簡(jiǎn)明的TensorFlow2》的合著者。李成棟騰訊軟硬件協(xié)同架構(gòu)師，有7年性能分析優(yōu)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擅長(zhǎng)軟硬件協(xié)同性能分析與優(yōu)化，主導(dǎo)過(guò)多款性能優(yōu)化平臺(tái)/工具的建設(shè)，曾就職于阿里巴巴基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)性能團(tuán)隊(duì)。

圖書(shū)目錄

譯者序
前言
致謝
作者簡(jiǎn)介
第1章導(dǎo)讀1
1.1為什么需要性能調(diào)優(yōu)2
1.2誰(shuí)需要做性能調(diào)優(yōu)5
1.3什么是性能分析7
1.4本書(shū)的主要內(nèi)容8
1.5本書(shū)不包含什么內(nèi)容9
1.6本章總結(jié)10
第一部分現(xiàn)代CPU性能分析
第2章性能測(cè)量12
2.1現(xiàn)代系統(tǒng)中的噪聲13
2.2生產(chǎn)環(huán)境中的性能測(cè)量15
2.3自動(dòng)檢測(cè)性能退化問(wèn)題16
2.4手動(dòng)性能測(cè)試18
2.5軟件計(jì)時(shí)器和硬件計(jì)時(shí)器22
2.6微基準(zhǔn)測(cè)試24
2.7本章總結(jié)25
第3章CPU微架構(gòu)27
3.1指令集架構(gòu)27
3.2流水線(xiàn)28
3.3利用指令級(jí)并行30
3.3.1亂序執(zhí)行30
3.3.2超標(biāo)量引擎和超長(zhǎng)指令字31
3.3.3投機(jī)執(zhí)行33
3.4利用線(xiàn)程級(jí)并行34
3.5存儲(chǔ)器層次35
3.5.1高速緩存層次35
3.5.2主存39
3.6虛擬內(nèi)存39
3.7單指令多數(shù)據(jù)多處理器40
3.8現(xiàn)代CPU設(shè)計(jì)42
3.8.1CPU前端42
3.8.2CPU后端44
3.9性能監(jiān)控單元44
第4章性能分析中的術(shù)語(yǔ)和指標(biāo)47
4.1退休指令與執(zhí)行指令47
4.2CPU利用率48
4.3CPI和IPC48
4.4微操作49
4.5流水線(xiàn)槽位51
4.6核時(shí)鐘周期和參考時(shí)鐘周期51
4.7緩存未命中52
4.8分支預(yù)測(cè)錯(cuò)誤53
第5章性能分析方法55
5.1代碼插樁56
5.2跟蹤58
5.3負(fù)載表征59
5.3.1統(tǒng)計(jì)性能事件59
5.3.2手動(dòng)收集性能計(jì)數(shù)60
5.3.3事件多路復(fù)用和縮放62
5.4采樣63
5.4.1用戶(hù)模式采樣和基于硬件
事件的采樣64
5.4.2尋找熱點(diǎn)64
5.4.3采集調(diào)用棧66
5.4.4火焰圖69
5.5屋頂線(xiàn)性能模型69
5.6靜態(tài)性能分析73
5.7編譯器優(yōu)化報(bào)告75
5.8本章總結(jié)78
第6章性能分析相關(guān)的CPU特性80
6.1自頂向下微架構(gòu)分析技術(shù)81
6.1.1Intel VTune Prof iler中的
TMA84
6.1.2Linux perf中的TMA85
6.1.3第一步：確定瓶頸86
6.1.4第二步：定位具體的代碼
位置88
6.1.5第三步：解決問(wèn)題90
6.1.6小結(jié)91
6.2最后分支記錄92
6.2.1采集LBR棧94
6.2.2獲取調(diào)用圖95
6.2.3識(shí)別熱點(diǎn)分支96
6.2.4分析分支預(yù)測(cè)錯(cuò)誤率97
6.2.5機(jī)器碼的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)98
6.2.6評(píng)估分支輸出的概率100
6.2.7其他應(yīng)用場(chǎng)景101
6.3基于處理器事件的采樣101
6.3.1精準(zhǔn)事件102
6.3.2降低采樣開(kāi)銷(xiāo)103
6.3.3分析內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)104
6.4Intel處理器跟蹤技術(shù)105
6.4.1工作流105
6.4.2時(shí)間報(bào)文106
6.4.3采集和解析跟蹤文件107
6.4.4用法108
6.4.5磁盤(pán)空間和解析時(shí)間109
6.5本章總結(jié)110
第二部分基于源代碼的
CPU調(diào)優(yōu)
第7章CPU前端優(yōu)化117
7.1　機(jī)器碼布局118
7.2　基本塊118
7.3　基本塊布局119
7.4　基本塊對(duì)齊121
7.5　函數(shù)拆分123
7.6　函數(shù)分組125
7.7　基于剖析文件的編譯優(yōu)化126
7.8　對(duì)ITLB的優(yōu)化128
7.9　本章總結(jié)128
第8章CPU后端優(yōu)化130
8.1　內(nèi)存綁定130
8.1.1　緩存友好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)131
8.1.2　顯式內(nèi)存預(yù)取136
8.1.3　針對(duì)DTLB優(yōu)化138
8.2　核心綁定141
8.2.1　函數(shù)內(nèi)聯(lián)141
8.2.2　循環(huán)優(yōu)化143
8.2.3　向量化149
8.3　本章總結(jié)158
第9章優(yōu)化錯(cuò)誤投機(jī)160
9.1　用查表替換分支161
9.2　用斷言替換分支162
9.3　本章總結(jié)164
第10章其他調(diào)優(yōu)165
10.1　編譯時(shí)計(jì)算165
10.2　編譯器內(nèi)建函數(shù)166
10.3　緩存預(yù)熱167
10.4　減少慢速浮點(diǎn)運(yùn)算168
10.5　系統(tǒng)調(diào)優(yōu)169
第11章優(yōu)化多線(xiàn)程應(yīng)用程序171
11.1　性能擴(kuò)展和開(kāi)銷(xiāo)171
11.2　并行效率指標(biāo)174
11.2.1　有效CPU利用率174
11.2.2　線(xiàn)程數(shù)量174
11.2.3　等待時(shí)間175
11.2.4　自旋時(shí)間175
11.3　使用Intel VTune Profiler進(jìn)行
分析175
11.3.1　尋找耗時(shí)鎖175
11.3.2　平臺(tái)視圖178
11.4　使用Linux perf進(jìn)行分析178
11.5　使用Coz進(jìn)行分析181
11.6　使用eBPF和GAPP進(jìn)行分析181
11.7　檢測(cè)一致性問(wèn)題182
11.7.1　緩存一致性協(xié)議182
11.7.2　真共享184
11.7.3　偽共享184
11.8　本章總結(jié)186
附錄A減少測(cè)量噪聲188
附錄BLLVM向量化程序193
跋198
術(shù)語(yǔ)200
參考文獻(xiàn)20