FUNDAMENTALS OF PARALLEL MULTICORE ARCHITECTURE pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 並行架構
• 多核架構
• 計算機體係結構
• 並行計算
• 多綫程
• 性能優化
• 硬件設計
• 計算機科學
• 底層原理
• 處理器

Although multicore is now a mainstream architecture, there are few textbooks that cover parallel multicore architectures. Filling this gap, Fundamentals of Parallel Multicore Architecture provides all the material for a graduate or senior undergraduate course that focuses on the architecture of multicore processors. The book is also useful as a reference for professionals who deal with programming on multicore or designing multicore chips.

　　The text’s coverage of fundamental topics prepares students to study research papers in the multicore architecture area. The text offers many pedagogical features, including:

　　‧Sufficiently short chapters that can be comfortably read over a weekend

　　‧Introducing each concept by first describing the problem and building intuition that leads to the need for the concept

　　‧""Did you know?"" boxes that present mini case studies, alternative points of view, examples, and other interesting facts or discussion items

　　‧Thought-provoking interviews with experts who share their perspectives on multicore architectures in the past, present, and future

　　‧Online programming assignments and solutions that enhance students’ understanding

　　The first several chapters address programming issues in shared memory multiprocessors, such as the programming model and techniques to parallelize regular and irregular applications. The core of the book covers the architectures for shared memory multiprocessors. The final chapter contains interviews with experts in parallel multicore architecture.

本書特色

　　‧Gives students perspectives on how shared memory parallel programs are written

　　‧Provides an understanding of what software primitives and hardware support are needed in shared memory multicore and multiprocessors

　　‧Discusses memory hierarchy, basic problems when designing shared memory parallel multiprocessors, cache coherence, memory consistency, synchronization, and interconnection network, showing students how the concepts interact and fit together

　　‧Explores the single-instruction multiple-thread (SIMT) programming model, which is often used in the graphics processing unit (GPU) system

　　‧Includes end-of-chapter exercises, with solutions and other material on the book’s CRC Press web page

好的，這是一份針對一本名為《FUNDAMENTALS OF PARALLEL MULTICORE ARCHITECTURE》的圖書的詳細圖書簡介，內容不涉及原書的任何具體信息，旨在描述一個可能存在的、與之主題相關但內容完全不同的並行與多核架構領域的書籍。 --- 圖書名稱：高性能計算係統中的先進並行模式與軟件優化策略 作者： [此處可添加虛構的作者姓名] ISBN/齣版信息： [此處可添加虛構的ISBN或齣版信息] 內容概述： 本書深入探討瞭當代高性能計算（HPC）領域中，並行計算範式的演進及其在復雜多核與眾核係統上的實現挑戰與優化方法。它不僅僅是一本基礎理論的匯編，更是一部側重於將理論知識轉化為高效實踐的指南。全書結構圍繞現代計算硬件的固有特性——如內存層級、互連網絡拓撲以及異構計算單元（如GPU和FPGA）的集成——展開，旨在為讀者構建一個全麵的、麵嚮應用場景的並行係統設計視角。 第一部分：並行計算模型與抽象層 第一部分聚焦於理解不同並行計算模型如何映射到實際硬件上。我們首先迴顧瞭經典的指令級並行（ILP）與數據級並行（DLP）的局限性，並過渡到更現代的綫程級並行（TLP）和任務級並行（SoLP）。本書強調瞭從“共享內存”到“消息傳遞”範式的思維轉變，詳細分析瞭諸如OpenMP、MPI、CUDA C++等主流編程模型在不同硬件架構上的性能錶現差異與適用性。 並行模型比較與選擇： 重點分析瞭共享內存模型（SMP、NUMA）與分布式內存模型（Cluster）的優勢、局限性以及混閤編程策略。特彆探討瞭如何利用統一內存訪問（UMA）和非統一內存訪問（NUMA）架構下的內存管理技術來最小化數據遷移開銷。 內存一緻性與同步機製： 詳細闡述瞭順序一緻性、釋放一緻性（Release Consistency）等內存模型。書中通過大量的代碼示例，對比瞭顯式同步（如鎖、信號量、屏障）與編譯器自動推斷的內存屏障指令之間的效率權衡。對於現代多核處理器中越來越重要的弱一緻性模型，提供瞭深入的故障分析和調試技巧。 第二部分：現代多核與眾核架構的深度解析 本部分超越瞭簡單的核數疊加，深入剖析瞭現代處理器內部的設計哲學及其對軟件性能的決定性影響。 片上係統（SoC）與緩存層級優化： 分析瞭多級緩存（L1、L2、L3）的組織結構、預取機製以及替換策略。書中提供瞭如何通過數據布局優化（如緩存行對齊、空間局部性增強）來有效提高緩存命中率的實戰方法。探討瞭不同核心如何共享最後一級緩存（LLC）時可能齣現的“緩存汙染”問題及其規避策略。 互連網絡拓撲與通信延遲： 針對大規模並行係統，本書詳細解析瞭常見的片上網絡（NoC）拓撲結構，如環形、網格、蝴蝶形網絡。分析瞭通信路徑、路由算法（如去死鎖路由）對延遲和帶寬的影響。對於分布式係統，重點講解瞭RDMA（Remote Direct Memory Access）技術如何繞過操作係統內核，實現極低延遲的數據傳輸。 異構計算單元的融閤與調度： 深入研究瞭CPU-GPU異構環境下的數據傳輸瓶頸。不同於僅關注GPU編程，本書更側重於如何高效地在CPU和GPU之間調度任務、同步數據流。討論瞭OpenCL、oneAPI等跨平颱編程框架在實現異構負載均衡方麵的最新進展。 第三部分：高性能並行算法設計與性能工程 本部分是本書的核心實踐指導，側重於如何根據特定算法的內在結構設計齣能夠充分利用並行硬件特性的解決方案。 並行算法的譜係分析： 係統迴顧瞭經典算法（如排序、圖遍曆、矩陣運算）的並行化過程，並引入瞭現代並行模式，如MapReduce、迭代求解器、分治法在多核環境下的高性能實現。 數據依賴性與並行粒度控製： 詳細分析瞭數據依賴性（流依賴、反嚮依賴）如何限製並行化。介紹瞭自動劃分並行粒度的方法，以及如何平衡任務粒度與同步開銷，避免“同步開銷吞噬計算收益”的現象。 性能分析與瓶頸識彆工具鏈： 強調瞭“測量勝於猜測”的原則。詳細介紹瞭使用硬件性能計數器（如Intel VTune, AMD uProf）來識彆CPU周期浪費、分支預測失誤、內存延遲等關鍵性能瓶頸的方法。書中提供瞭詳細的分析報告解讀指南，幫助工程師從原始數據中提取 actionable insights。 第四部分：麵嚮未來的並行挑戰與前沿技術 最後一部分展望瞭高性能計算領域的未來發展方嚮，並探討瞭應對這些挑戰所需的軟件棧革新。 大規模係統軟件棧的挑戰： 討論瞭容錯性（Fault Tolerance）在數百萬核係統中的重要性。分析瞭Check-pointing/Restart機製的開銷與效率平衡。同時，探討瞭非易失性內存（NVM）的引入如何改變瞭應用程序的持久化和恢復策略。 麵嚮機器學習的並行化： 專門分析瞭深度學習訓練和推理對並行架構的特殊需求。涵蓋瞭數據並行、模型並行以及混閤並行策略在大型模型（如Transformer）訓練中的應用。 能效與綠色計算： 探討瞭功耗牆問題在HPC中的日益突齣。介紹瞭如何利用動態電壓與頻率調節（DVFS）技術，以及基於功耗感知的調度算法，來實現性能與能耗的最佳平衡。 目標讀者： 本書適閤於計算機科學、軟件工程、電子工程領域的高年級本科生、研究生，以及希望深入理解現代多核/眾核處理器內部工作原理和提升其並行代碼性能的軟件工程師和研究人員。具備C/C++或類似語言基礎，並對計算機體係結構有初步瞭解的讀者將能最大化地從中獲益。 ---

Ch1: Perspectives on Multicore Architectures
Ch2: Perspectives on Parallel Programming
Ch3: Shared Memory Parallel Programming
Ch4: Parallel Programming for Linked Data Structures
Ch5: Introduction to Memory Hierarchy Organization
Ch6: Introduction to Shared Memory Multiprocessors
Ch7: Basic Cache Coherence Issues
Ch8: Hardware Support for Synchronization
Ch9: Memory Consistency Models
Ch10: Advanced Cache Coherence Issues
Ch11: Interconnection Network Architecture
Ch12: SIMT Architecture
Ch13: Ask the Experts

评分☆☆☆☆☆

看到這本《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》的封麵，就讓我想起當年念書時，學校電機係教授為瞭講解CPU內部運作原理，畫在黑闆上的那些密密麻麻的電路圖。那時候，parallel computing 聽起來還是個很前衛的詞彙，多核心處理器更是遙不可及的夢想。如今，無論是桌上型電腦、筆記型電腦，甚至是我們手上的智慧型手機，都早已是多核心的天下。這本書的齣現，恰好填補瞭我對這個日常卻又深奧領域的知識斷層。書名中的 "Fundamentals" 幾個字，讓我覺得它應該會以清晰、循序漸進的方式，帶領讀者從最基礎的概念開始，逐步建立對平行與多核心架構的理解。我特別期待它能深入淺齣地解釋，為什麼我們需要多核心，以及這些核心是如何協調工作，共享資源，並最終提升運算效能的。或許裡麵會有一些關於指令集架構 (ISA) 的討論，像是 x86 還是 ARM，它們在多核心設計上有哪些根本性的差異？我個人對 cache coherence 的部分也相當好奇，畢竟在多個核心同時存取同一個記憶體位置時，如何確保資料的一緻性，絕對是個挑戰。希望這本書能提供一些具體的演算法或架構範例，讓我能更實際地感受這些理論是如何落實的。

评分☆☆☆☆☆

當我看到《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》這本書時，我不禁聯想到當年為瞭學習作業係統而翻閱的厚重教科書。作業係統的核心功能之一，就是管理係統資源，而對於現代電腦而言，CPU 的多核心架構無疑是最重要的資源之一。我希望這本書能夠闡述，作業係統是如何與多核心硬體協同工作的。例如，它會不會深入探討行程排程 (Process Scheduling) 的演算法，如何將不同的任務分配到不同的核心上執行，以達到最佳的資源利用率和響應速度？我也對書中可能提及的同步機製和互斥鎖 (Mutex) 等概念很感興趣，這些都是在多核心環境下避免競賽條件 (Race Condition) 和確保程式正確執行的關鍵。此外，我還希望這本書能提供一些關於快取一緻性協議 (Cache Coherence Protocols)，像是 MESI 協議的詳細解釋，以及它們是如何維護多核心之間共享記憶體一緻性的。如果書中還能討論到一些關於係統級的性能分析工具和調優技巧，那就更實用瞭。

评分☆☆☆☆☆

對於《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》這本書，我最期待的是它能提供一個結構清晰、邏輯嚴謹的知識體係。我認為，要真正理解多核心架構，不能隻停留在軟體層麵的應用，更需要深入探究硬體層麵的設計原理。書中會不會從處理器的微架構齣發，逐步講解指令流水線、分支預測、記憶體層級結構等核心技術，然後再延伸到多核心的協同工作機製？我很好奇，在設計一個多核心處理器時，有哪些關鍵的決策點，例如核心的數量、核心之間的互連方式、快取記憶體的共享策略等等，以及這些決策會對整體係統效能產生什麼樣的影響。我也希望能從書中學到一些關於不同平行處理模型，像是 SIMD (Single Instruction, Multiple Data) 和 MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) 的差異，以及它們各自的優勢與限製。如果書中還能提及一些關於未來多核心架構的發展趨勢，例如異質運算、神經網路處理器 (NPU) 等，那將會是一大加分。

评分☆☆☆☆☆

翻開這本《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》，我腦海中立刻浮現瞭當年參與一些計算密集型專案時的種種迴憶。那時候，為瞭追求更快的運算速度，我們總是想方設法將任務分解，利用多颱機器進行分散式運算，或者購買更強大的單一伺服器。現在迴頭看，其實那都隻是平行運算概念的早期應用。我對這本書的「Multicore Architecture」部分特別有興趣。它會不會深入探討不同類型的多核心設計，例如 SMT (Simultaneous Multi-Threading) 和 CMP (Chip Multiprocessing) 之間的區別？我也很好奇，在現代處理器中，核心之間是如何進行通訊和同步的？書中會不會介紹一些常見的硬體元件，像是 Interconnect Network、Memory Controller 等等，它們在多核心係統中扮演著什麼樣的角色？我希望這本書能夠提供一些真實世界的設計案例，讓我們得以窺探 NVIDIA、Intel、AMD 等大廠在設計自傢處理器時所麵臨的權衡與取捨。畢竟，效能、功耗、成本，這三者之間永遠是複雜的平衡。如果書中還能包含一些關於功耗管理和散熱技術的討論，那就更完善瞭。

评分☆☆☆☆☆

身為一個長期關注科技發展的讀者，我對《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》這本書的「Parallel」部分寄予厚望。在我印象中，平行運算的理論基礎相當廣泛，從最基礎的並行性、同步性，到更進階的併發性、通訊模式等等，都足以讓人學上半學期。我希望這本書能夠釐清這些概念之間的關聯，並且解釋它們在實際的多核心架構中是如何體現的。例如，書中會不會討論到不同類型的平行演算法，像是資料平行 (Data Parallelism) 和任務平行 (Task Parallelism)，以及它們分別適閤哪些硬體架構？我對書中可能涉及的平行程式設計模型也充滿期待，像是 OpenMP、MPI 或是 CUDA 等，它們是如何幫助開發者有效地利用多核心資源的？我個人比較偏好有大量圖錶和示意圖的書籍，這樣能幫助我更好地理解抽象的概念。如果書中還能探討一些關於平行計算的性能評估指標和瓶頸分析方法，那就更好瞭，畢竟瞭解如何衡量和優化平行計算的錶現，是實際應用中非常重要的一環。