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

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 并行架构
• 多核架构
• 计算机体系结构
• 并行计算
• 多线程
• 性能优化
• 硬件设计
• 计算机科学
• 底层原理
• 处理器

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.

本书特色

　　‧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，这是一份针对一本名为《FUNDAMENTALS OF PARALLEL MULTICORE ARCHITECTURE》的图书的详细图书简介，内容不涉及原书的任何具体信息，旨在描述一个可能存在的、与之主题相关但内容完全不同的并行与多核架构领域的书籍。 --- 图书名称：高性能计算系统中的先进并行模式与软件优化策略 作者： [此处可添加虚构的作者姓名] ISBN/出版信息： [此处可添加虚构的ISBN或出版信息] 内容概述： 本书深入探讨了当代高性能计算（HPC）领域中，并行计算范式的演进及其在复杂多核与众核系统上的实现挑战与优化方法。它不仅仅是一本基础理论的汇编，更是一部侧重于将理论知识转化为高效实践的指南。全书结构围绕现代计算硬件的固有特性——如内存层级、互连网络拓扑以及异构计算单元（如GPU和FPGA）的集成——展开，旨在为读者构建一个全面的、面向应用场景的并行系统设计视角。 第一部分：并行计算模型与抽象层 第一部分聚焦于理解不同并行计算模型如何映射到实际硬件上。我们首先回顾了经典的指令级并行（ILP）与数据级并行（DLP）的局限性，并过渡到更现代的线程级并行（TLP）和任务级并行（SoLP）。本书强调了从“共享内存”到“消息传递”范式的思维转变，详细分析了诸如OpenMP、MPI、CUDA C++等主流编程模型在不同硬件架构上的性能表现差异与适用性。 并行模型比较与选择： 重点分析了共享内存模型（SMP、NUMA）与分布式内存模型（Cluster）的优势、局限性以及混合编程策略。特别探讨了如何利用统一内存访问（UMA）和非统一内存访问（NUMA）架构下的内存管理技术来最小化数据迁移开销。 内存一致性与同步机制： 详细阐述了顺序一致性、释放一致性（Release Consistency）等内存模型。书中通过大量的代码示例，对比了显式同步（如锁、信号量、屏障）与编译器自动推断的内存屏障指令之间的效率权衡。对于现代多核处理器中越来越重要的弱一致性模型，提供了深入的故障分析和调试技巧。 第二部分：现代多核与众核架构的深度解析 本部分超越了简单的核数叠加，深入剖析了现代处理器内部的设计哲学及其对软件性能的决定性影响。 片上系统（SoC）与缓存层级优化： 分析了多级缓存（L1、L2、L3）的组织结构、预取机制以及替换策略。书中提供了如何通过数据布局优化（如缓存行对齐、空间局部性增强）来有效提高缓存命中率的实战方法。探讨了不同核心如何共享最后一级缓存（LLC）时可能出现的“缓存污染”问题及其规避策略。 互连网络拓扑与通信延迟： 针对大规模并行系统，本书详细解析了常见的片上网络（NoC）拓扑结构，如环形、网格、蝴蝶形网络。分析了通信路径、路由算法（如去死锁路由）对延迟和带宽的影响。对于分布式系统，重点讲解了RDMA（Remote Direct Memory Access）技术如何绕过操作系统内核，实现极低延迟的数据传输。 异构计算单元的融合与调度： 深入研究了CPU-GPU异构环境下的数据传输瓶颈。不同于仅关注GPU编程，本书更侧重于如何高效地在CPU和GPU之间调度任务、同步数据流。讨论了OpenCL、oneAPI等跨平台编程框架在实现异构负载均衡方面的最新进展。 第三部分：高性能并行算法设计与性能工程 本部分是本书的核心实践指导，侧重于如何根据特定算法的内在结构设计出能够充分利用并行硬件特性的解决方案。 并行算法的谱系分析： 系统回顾了经典算法（如排序、图遍历、矩阵运算）的并行化过程，并引入了现代并行模式，如MapReduce、迭代求解器、分治法在多核环境下的高性能实现。 数据依赖性与并行粒度控制： 详细分析了数据依赖性（流依赖、反向依赖）如何限制并行化。介绍了自动划分并行粒度的方法，以及如何平衡任务粒度与同步开销，避免“同步开销吞噬计算收益”的现象。 性能分析与瓶颈识别工具链： 强调了“测量胜于猜测”的原则。详细介绍了使用硬件性能计数器（如Intel VTune, AMD uProf）来识别CPU周期浪费、分支预测失误、内存延迟等关键性能瓶颈的方法。书中提供了详细的分析报告解读指南，帮助工程师从原始数据中提取 actionable insights。 第四部分：面向未来的并行挑战与前沿技术 最后一部分展望了高性能计算领域的未来发展方向，并探讨了应对这些挑战所需的软件栈革新。 大规模系统软件栈的挑战： 讨论了容错性（Fault Tolerance）在数百万核系统中的重要性。分析了Check-pointing/Restart机制的开销与效率平衡。同时，探讨了非易失性内存（NVM）的引入如何改变了应用程序的持久化和恢复策略。 面向机器学习的并行化： 专门分析了深度学习训练和推理对并行架构的特殊需求。涵盖了数据并行、模型并行以及混合并行策略在大型模型（如Transformer）训练中的应用。 能效与绿色计算： 探讨了功耗墙问题在HPC中的日益突出。介绍了如何利用动态电压与频率调节（DVFS）技术，以及基于功耗感知的调度算法，来实现性能与能耗的最佳平衡。 目标读者： 本书适合于计算机科学、软件工程、电子工程领域的高年级本科生、研究生，以及希望深入理解现代多核/众核处理器内部工作原理和提升其并行代码性能的软件工程师和研究人员。具备C/C++或类似语言基础，并对计算机体系结构有初步了解的读者将能最大化地从中获益。 ---

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☆☆☆☆☆

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、邏輯嚴謹的知識體系。我認為，要真正理解多核心架構，不能只停留在軟體層面的應用，更需要深入探究硬體層面的設計原理。書中會不會從處理器的微架構出發，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制？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系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制。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☆☆☆☆☆

當我看到《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》這本書時，我不禁聯想到當年為了學習作業系統而翻閱的厚重教科書。作業系統的核心功能之一，就是管理系統資源，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，作業系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制和互斥鎖 (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致性協議 (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致性的。如果書中還能討論到一些關於系統級的性能分析工具和調優技巧，那就更實用了。

评分☆☆☆☆☆

翻開這本《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》，我腦海中立刻浮現了當年參與一些計算密集型專案時的種種回憶。那時候，為了追求更快的運算速度，我們總是想方設法將任務分解，利用多台機器進行分散式運算，或者購買更強大的單一伺服器。現在回頭看，其實那都只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，它們在多核心系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 等大廠在設計自家處理器時所面臨的權衡與取捨。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，那就更完善了。

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)，以及它們分別適合哪些硬體架構？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表和示意圖的書籍，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，那就更好了，畢竟了解如何衡量和優化平行計算的表現，是實際應用中非常重要的一環。

评分☆☆☆☆☆

看到這本《Parallel Multicore Architecture Fundamentals》的封面，就讓我想起當年念書時，學校電機系教授為了講解CPU內部運作原理，畫在黑板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。這本書的出現，恰好填補了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出地解釋，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。或許裡面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，如何確保資料的一致性，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。