High Performance Embedded Architectures and Compilers: First International Conference, HiPEAC 2005, pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:1 (2005年12月14日)

作者:Tom Conte

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:2005-12

价格:542.40元

装帧:平装

isbn号码:9783540303176

丛书系列:

图书标签:

• Embedded Systems
• Computer Architecture
• Compilers
• High-Performance Computing
• Parallel Computing
• Real-Time Systems
• Software Engineering
• VLSI
• Digital System Design
• Spain

深度探索高性能嵌入式系统与编译器前沿：HiPEAC 2005 会议论文集 背景与意义 在信息技术飞速发展的今天，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、汽车电子到医疗设备、工业自动化，无处不在。随着应用需求的日益复杂和对性能、能效的极致追求，高性能嵌入式体系结构和与之协同工作的编译器技术成为了该领域的核心驱动力。在这一时代背景下，2005年11月17日至18日在西班牙巴塞罗那举行的第一届HiPEAC（High Performance Embedded Architectures and Compilers）国际会议，汇聚了全球顶尖的研究者和工程师，共同探讨和分享嵌入式系统领域最前沿的理论、设计与实现。本书，即《High Performance Embedded Architectures and Compilers: First International Conference, HiPEAC 2005, Barcelona, Spain, November 17-18, 2005, Proceedings》，正是此次盛会的官方论文集，它浓缩了当时该领域最精华的研究成果，为理解和推动高性能嵌入式体系结构与编译器的发展提供了宝贵的参考。 核心内容概览 本论文集收录了多篇高质量的研究论文，它们紧密围绕“高性能嵌入式体系结构”和“编译器”两大主题展开，并深入挖掘两者之间相互促进、协同优化的关键联系。 一、高性能嵌入式体系结构 在体系结构方面，论文集深入探讨了面向未来嵌入式应用的创新设计。这包括但不限于： 多核与异构处理器的演进： 随着摩尔定律的挑战日益严峻，单核性能提升的空间逐渐受限，多核处理器以及结合不同类型处理单元（如CPU、GPU、DSP、FPGA等）的异构架构成为了提升嵌入式系统性能的关键。论文集中的许多研究聚焦于新型多核和异构处理器的设计理念、互联网络（NoC）拓扑结构、缓存一致性协议、任务调度策略以及如何在硬件层面实现并行性和可扩展性。例如，一些研究可能探讨了如何为特定应用领域（如数字信号处理、图形渲染）设计专门的硬件加速单元，以及如何有效地将这些异构单元集成到统一的系统中，实现性能的飞跃。 低功耗与能效优化： 嵌入式系统普遍对功耗和能效有着严苛的要求，尤其是在移动设备和物联网应用中。因此，论文集中有大量研究致力于在保证性能的同时，大幅降低功耗。这包括动态电压频率调整（DVFS）、门控时钟技术、低功耗的内存技术、以及利用近似计算（Approximate Computing）等。一些论文可能分析了不同工作负载下的能耗模型，并提出了相应的电源管理策略。 特定应用的体系结构优化： 针对数字信号处理（DSP）、媒体编解码、通信基带处理、图像识别等嵌入式领域中的典型计算密集型任务，论文集收录了大量定制化的体系结构设计。这些设计往往通过引入特定的指令集扩展、专用硬件加速器、流水线优化等方式，显著提升了特定应用的执行效率。例如，针对通信系统中的信号处理算法，可能会提出专门的FFT（快速傅里叶变换）单元或卷积加速器。 体系结构仿真与验证： 在高性能嵌入式系统的设计过程中，高效准确的仿真和验证工具至关重要。论文集中的一些研究可能关注于开发新型的仿真器，以支持复杂的多核和异构体系结构的性能建模和行为验证，为硬件设计的迭代优化提供支持。 二、编译器技术 与高性能嵌入式体系结构紧密相连的是编译器技术。高效的编译器能够将高级语言编写的程序转化为能在特定硬件上高效运行的机器码，从而充分发挥硬件的潜能。本论文集中的编译器研究主要集中在以下几个方面： 面向并行体系结构的编译器优化： 随着多核和向量化指令的普及，编译器在将串行代码自动并行化、调度并发任务、管理共享内存和缓存等方面的作用愈发关键。论文集中的研究可能探讨了先进的自动并行化技术、循环优化、数据布局转换、线程划分与同步策略，以及如何利用编译器插桩（Instrumentation）技术来分析程序行为，指导优化。 针对异构平台的代码生成与优化： 如何为异构平台生成高效的代码是一个巨大的挑战。论文集中的研究可能聚焦于开发能够识别并利用不同处理单元特性的编译器。例如，能够将计算密集型任务分配给GPU进行并行处理，将信号处理任务交给DSP，并将控制逻辑保留在CPU上。这涉及到细粒度任务划分、数据迁移管理、以及不同处理单元之间的通信优化。 指令集架构（ISA）感知的优化： 不同的处理器架构拥有不同的指令集。高效的编译器需要深刻理解目标架构的指令集特性，例如，利用特定的SIMD（单指令多数据）指令、条件执行、分支预测等，以最小化指令执行时间、减少内存访问延迟。论文集中的研究可能探讨了如何根据目标ISA的特点进行指令选择、指令调度和寄存器分配。 静态分析与程序理解： 为了进行有效的优化，编译器需要对程序进行深入的静态分析，理解程序的依赖关系、数据流、控制流等。论文集中的研究可能介绍了一些新的静态分析技术，用于发现潜在的性能瓶颈、内存访问模式、以及程序中的并行性。 领域特定语言（DSL）与编译器： 针对特定应用领域（如图像处理、机器学习），开发领域特定语言（DSL）并为其设计高效的编译器，是提升开发效率和运行性能的有效途径。一些研究可能关注于如何设计DSL，以及如何将DSL编译成能在高性能嵌入式平台上高效运行的代码。 运行时优化与自适应编译： 传统的静态编译在面对多变的工作负载和动态环境时可能表现不佳。论文集中的一些研究可能探讨了运行时优化技术，即在程序执行过程中根据实际情况动态调整代码，或者采用自适应编译策略，根据程序的运行 profile 来指导编译优化。 三、体系结构与编译器的协同优化 HiPEAC会议的核心在于强调体系结构和编译器之间的紧密联系与协同优化。本书中的论文充分体现了这一点： 架构感知的编译器设计： 编译器不再是独立于硬件的设计，而是深入理解硬件架构的特性，并据此进行优化。例如，当设计一种新的指令集加速器时，编译器需要能够有效地利用这些加速器，甚至可能需要编译器来触发硬件特性。 编译器反馈的架构设计： 反之，编译器研究的瓶颈和挑战也能够指导体系结构的设计。例如，如果编译器在自动并行化方面遇到了困难，这可能促使架构师设计更易于并行化的硬件特性，如更强的缓存一致性支持或更灵活的互联网络。 联合仿真与评估： 论文集中可能展示了将体系结构仿真器与编译器工具链紧密结合的联合仿真环境，用于在早期设计阶段就全面评估体系结构和编译器协同优化后的性能表现，从而加速整个设计流程。 性能建模与分析工具： 为了有效协同，需要能够准确预测程序在特定体系结构上运行性能的工具。本书中的研究可能涵盖了各种性能建模技术，以及用于性能分析和瓶颈识别的工具。 目标读者与价值 《High Performance Embedded Architectures and Compilers: First International Conference, HiPEAC 2005, Barcelona, Spain, November 17-18, 2005, Proceedings》是以下人士的宝贵资源： 嵌入式系统研究者： 深入了解当时嵌入式体系结构和编译器领域的最新研究方向、技术进展和前沿思想。 硬件架构师： 学习和借鉴当前主流和新兴的高性能嵌入式处理器设计理念，以及如何通过硬件特性支持高效的代码执行。 编译器工程师： 掌握面向高性能嵌入式系统的编译器优化技术，特别是针对多核、异构和低功耗架构的编译器设计与实现。 软件开发者： 理解高性能嵌入式系统的工作原理，以及如何编写能够充分发挥硬件性能的代码。 在校研究生和博士生： 为深入研究嵌入式系统、计算机体系结构、编译原理等方向提供坚实的基础知识和丰富的研究素材。 结论 作为HiPEAC系列会议的开端，2005年的这次会议论文集是一份里程碑式的文献。它系统地汇集了当时全球在高性能嵌入式体系结构和编译器领域最前沿的探索和成果，清晰地勾勒出这一快速发展的领域未来的发展方向。阅读本书，能够帮助读者建立起对高性能嵌入式系统整体设计理念的深刻理解，认识到硬件与软件协同优化的重要性，并为自身在该领域的学习、研究和实践提供强有力的支持。这本书不仅记录了历史，更蕴含着指导未来的智慧。

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