A Systolic Array Optimizing Compiler

A Systolic Array Optimizing Compiler pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:Monica S. Lam
出品人:
页数:228
译者:
出版时间:1989-1-31
价格:USD 179.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780898383003
丛书系列:
图书标签:
  • 编译原理
  • 编译优化
  • systolic array
  • 高性能计算
  • 并行计算
  • 硬件加速
  • 编译器设计
  • 嵌入式系统
  • VLSI
  • 数组处理器
  • 代码生成
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具体描述

好的,这是一份关于一本名为《A Systolic Array Optimizing Compiler》的书籍的简介,该简介将详细描述该书可能涵盖的主题,但绝不会涉及该书的实际内容。 --- 书籍简介:深入探究高性能计算的编译器设计与优化 (请注意:以下内容是对该主题领域的一般性描述,旨在勾勒出一部专注于此领域的著作可能涵盖的范围和深度,而非对特定书籍内容的复述或推测。) 在现代计算领域,尤其是在高性能计算(HPC)、深度学习加速以及专用硬件加速器设计中,对并行架构的有效利用是实现计算突破的关键。本卷书稿,聚焦于一个高度专业化且至关重要的领域:面向脉动阵列(Systolic Array)的优化编译器技术。 本书旨在为高级计算机体系结构研究人员、编译器设计工程师以及对异构计算有浓厚兴趣的学者,提供一个全面、深入的理论框架与实践指南。它不仅探讨了脉动阵列作为一种特定并行计算模型的理论基础,更侧重于如何构建一个能够理解、分析并有效映射复杂算法到这些硬件结构上的编译器。 第一部分:并行计算模型与脉动阵列基础 本书的开篇将为读者奠定坚实的理论基础。它首先将脉动阵列置于更广泛的并行计算模型图景中进行考察,区别于传统的指令级并行(ILP)和线程级并行(TLP)。脉动阵列的核心优势在于其高度的局部性、数据流驱动的计算模式以及对时序精确控制的能力,这使得它们在处理大规模矩阵运算、卷积和滤波操作时展现出卓越的能效比。 数据流范式与空间时间映射: 详细阐述了如何将算法(通常是高维数组操作)抽象化为数据流图(Data Flow Graph, DFG)。重点分析了“空间映射”(Spatial Mapping)和“时间调度”(Temporal Scheduling)的概念,这是优化脉动阵列性能的两大核心支柱。读者将学习如何根据硬件拓扑(如二维网格、三维立方体)来分配计算任务和数据传输路径。 模型形式化: 书中将引入描述脉动阵列行为的数学工具,例如多相循环(Polyhedral Model)和张量代数在数据流分析中的应用。这部分内容对于理解自动并行化和循环优化至关重要。 第二部分:编译器架构与中间表示(IR)的构建 要为脉动阵列生成高效代码,标准的通用编译器中间表示(如LLVM IR)往往缺乏对数据流和时序依赖的足够表达力。因此,本书将深入剖析专为数据流驱动硬件设计的领域特定中间表示(DSIR)。 DSIR的设计哲学: 探讨如何设计一种IR,能够清晰地编码操作符的执行顺序、数据在阵列单元间的移动方式,以及片上存储(On-Chip Memory)的填充与刷新策略。这涉及到对时序向量(Timing Vectors)和数据依赖图的显式表示。 前端分析与高层抽象: 编译器如何从高级语言(如C/C++或Python/NumPy表示的张量操作)中提取出可映射到脉动阵列的模式?这部分将涵盖模式识别、循环依赖分析,特别是针对不规则计算模式的检测与转换策略。 依赖性分析的精细化: 脉动阵列对数据依赖性极为敏感。本书将详述如何执行精确的依赖性检查,确保数据在正确的时间到达正确的处理单元(Processing Element, PE),并讨论如何处理数据依赖冲突(Data Hazard)和资源竞争。 第三部分:优化策略与调度算法 编译器的核心价值在于优化。在脉动阵列的背景下,优化目标不再仅仅是减少指令数,而是最大化硬件利用率(PE 负载率)和最小化片上通信延迟。 时空调度算法: 这是本书的核心技术部分。深入探讨先进的调度技术,包括: 1. 波前调度(Wavefront Scheduling): 如何通过时间偏移量来保证数据流的连续性。 2. 循环变换(Loop Transformation): 如何应用平移(Shifting)、倾斜(Skewing)和分块(Tiling)等经典技术,以适应硬件边界并优化数据重用。 3. 通信最小化: 探讨如何通过优化数据驻留时间(Data Locality)和最小化跨越阵列边界的数据传输,来缓解片上网络(NoC)的拥堵。 资源约束下的映射优化: 脉动阵列通常具有有限的PE数量和片上缓冲区容量。本书将讨论如何将大型计算任务分解并调度到有限的硬件资源上,这涉及到资源消耗的预测和启发式搜索算法(如遗传算法或模拟退火)在调度决策中的应用。 流水线效率与时钟周期分析: 详细解析如何计算和最大化流水线深度,确保每个PE都能在尽可能多的时钟周期内保持工作状态,从而提高整体吞吐量。 第四部分:后端代码生成与硬件接口 编译器的最后一步是将优化的DSIR转换为硬件可执行的指令序列或配置描述。 目标代码生成: 讨论如何生成控制脉动阵列启动和停止的控制流代码,以及配置数据路由的指令集。这可能涉及与硬件描述语言(HDL)接口的交互,或直接生成特定于加速器的微码。 调试与验证: 鉴于脉动阵列的复杂性,错误通常难以追踪。书中将介绍针对数据流和时序的验证技术,包括仿真工具接口和后仿真检查方法,以确保生成的配置在硬件上能正确执行预期的计算。 总结与展望 本书为读者提供了一套从算法理解到硬件部署的完整工具链思维。它强调了在并行硬件上实现软件效率的挑战性,并为下一代数据驱动加速器的设计和优化开辟了研究方向。通过对脉动阵列编译技术的深入剖析,本书旨在推动高性能计算领域向更高能效和更高吞吐量的目标迈进。它是一本面向实践的理论专著,为构建未来高性能计算系统提供了关键的软件桥梁。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的书名《A Systolic Array Optimizing Compiler》本身就给我一种扑面而来的技术深度感,仿佛它隐藏着一种能够驾驭那些在并行计算领域至关重要的“搏动数组”的编译魔法。我一直对高性能计算的底层机制充满好奇,尤其是那些能够将算法指令转化为硬件并行能力的编译器。在这个信息爆炸的时代,如何更高效地利用有限的计算资源,尤其是在移动端、嵌入式设备乃至未来的AI芯片上,是亟待解决的问题。搏动数组,作为一种高度并行的计算结构,其独特的按时钟信号同步工作的特性,在处理大规模数据流和矩阵运算时展现出了惊人的效率。然而,将其潜力完全发挥出来,并将其与高级编程语言的抽象层进行无缝连接,则是一个极其复杂的工程。这本书的出现,无疑填补了我在这一领域知识上的空白。我期待它能够深入浅出地讲解搏动数组的架构原理,并重点阐述如何设计和实现一个能够对这类架构进行优化的编译器。这其中必然涉及到如何将通用的计算任务,如卷积、矩阵乘法等,映射到搏动数组的特定拓扑结构上,并生成最高效的机器码。同时,我也对书中关于编译器优化策略的论述非常感兴趣,例如如何进行指令调度、资源分配、流水线优化,以及如何处理数据依赖和同步问题,这些都是影响搏动数组性能的关键因素。更重要的是,我希望这本书能够提供一些实际的案例分析,或者至少是详细的算法描述,展示如何将抽象的编译理论转化为可执行的代码,最终实现性能的飞跃。我相信,阅读这本书将不仅仅是学习一种技术,更是一种对计算范式更深层次的理解和探索。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,在我的脑海中勾勒出一幅精密的工程图景,描绘着如何通过智能的编译器来驾驭搏动数组这一强大的并行计算引擎。随着计算需求的日益增长,尤其是在人工智能和大数据分析领域,对硬件加速器的需求也随之激增。搏动数组,以其独特的时钟同步和数据流动方式,为实现大规模并行计算提供了理想的平台。然而,让开发者能够方便地利用搏动数组的优势,却离不开一个强大而高效的优化编译器。我个人对编译器如何处理算法到硬件的映射关系非常感兴趣,特别是针对搏动数组这种特定的并行架构。这本书很可能详细阐述了从高级语言到搏动数组指令的转换过程,以及在这个过程中所采用的各种优化策略。我想象着书中会探讨如何将数学模型,例如线性代数运算,转化为在搏动数组的网格上进行高效执行的模式。这其中必然涉及到对数据流的精确控制,以及对计算任务的细粒度划分和调度。我对书中是否会介绍一些针对搏动数组的特有优化技术非常好奇,例如如何通过重构算法或调整数据布局来更好地匹配搏动数组的计算特性,或者如何利用其固有的流水线机制来隐藏延迟并提升吞吐量。同时,我也期待书中能够提供一些关于编译器性能评估和验证的讨论,包括如何衡量编译后的代码在搏动数组上的实际运行效率,以及如何通过进一步的调优来榨取更高的性能。这本书无疑为我提供了一个深入了解高性能计算编译器设计和搏动数组架构的宝贵机会。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,如同一个精准的仪器,预示着对搏动数组这一高效并行计算架构进行深度挖掘和优化的过程。在当今计算需求爆炸式增长的时代,搏动数组凭借其固有的并行性和对数据流的友好处理,在众多计算密集型应用中脱颖而出。然而,要充分发挥搏动数组的潜力,一个能够进行精细优化的编译器是连接高级算法与底层硬件的关键。我期待这本书能够系统地阐述搏动数组的基本架构,包括其核心处理单元、数据流动的模式以及时序控制的原理。在此基础上,本书将重点探讨编译器在将高级编程语言编写的算法转化为在搏动数组上高效执行的代码过程中所扮演的角色,以及所采用的优化策略。我尤其对书中可能涉及到的编译优化技术感到好奇,例如如何识别算法中的并行计算部分,如何将其高效地映射到搏动数组的特定拓扑结构,以及如何通过数据布局优化、指令调度和流水线技术来最大化吞吐量和最小化延迟。此外,对于一个“优化”编译器,性能评估和调优也是至关重要的,我希望书中能够提供关于如何度量编译后的代码性能,以及可能存在的调优方法。这本书无疑将为我提供一个深入理解高性能计算编译器设计与搏动数组架构的宝贵平台。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,在我看来,是一把解锁搏动数组强大计算潜力的钥匙,它承诺着对编译优化技术的深度解析,从而实现高性能计算的飞跃。在当前对计算速度和效率要求极高的技术背景下,搏动数组凭借其高效的数据并行处理能力,在诸多领域展现出巨大的应用前景。然而,如何让开发者能够便捷地利用搏动数组的优势,并为其编写的算法生成最优化的代码,离不开一个功能强大且高效的编译器。我预计这本书将详细介绍搏动数组的基本构成和工作原理,包括其核心处理单元、数据传输路径以及时钟同步机制。更重要的是,我希望这本书能够深入探讨编译器在将高级语言指令转换为搏动数组可执行代码过程中所采用的各种优化技术。这可能包括对算法进行静态分析,识别出适合搏动数组并行执行的部分,以及如何将这些计算任务映射到搏动数组的物理结构上。我对书中关于如何通过数据重排、指令调度、流水线利用等技术来最大化搏动数组的性能表现非常感兴趣。一个“优化”编译器意味着对性能的极致追求,因此,我期待书中能够提供关于如何评估编译效果,以及如何针对不同应用场景进行性能调优的见解。这本书无疑将为我提供一个深入理解高性能计算编译器设计与搏动数组架构的宝贵机会。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,仿佛为我打开了一扇通往并行计算效率“黑匣子”的大门,让我迫不及待地想探究其背后的编译魔法。在计算科学领域,搏动数组因其独特的并行处理能力和对数据流的优秀处理能力,在许多高性能计算场景中扮演着关键角色。然而,将高级算法转化为在搏动数组上高效运行的代码,往往需要一个能够进行深度优化的编译器。我期待这本书能够系统地阐述搏动数组的基本架构和工作原理,例如其处理单元的设计、数据如何在单元间流动以及时序控制机制。更重要的是,我希望这本书能够详细介绍编译器如何对针对搏动数组的代码进行优化。这可能包括对源代码进行静态分析,识别出适合搏动数组并行执行的部分,以及如何将这些计算任务映射到搏动数组的特定结构上。我也对书中可能提及的各种优化技术充满兴趣,例如如何通过优化数据布局来提高内存访问效率,如何进行指令调度以最大限度地利用搏动数组的流水线能力,以及如何管理数据依赖和同步问题。一个“优化”编译器必然需要对性能有深入的考量,因此,我期待书中能够探讨如何衡量编译后的代码在搏动数组上的实际运行效率,以及可能存在的调优策略。这本书无疑将为我提供一个全面了解搏动数组编译器设计的绝佳机会。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,如同一张引人入胜的地图,指引我深入探索搏动数组并行计算世界的奥秘。在当前的计算科学前沿,搏动数组以其在处理流式数据和大规模并行计算任务方面的卓越表现,吸引了广泛的关注。然而,要充分发挥搏动数组的潜力,高效的编译器是不可或缺的桥梁。我渴望了解这本书是如何将抽象的编译理论与搏动数组的具体硬件特性相结合,从而实现对代码的深度优化。我预想这本书将会详细介绍搏动数组的架构原理,包括其基本的处理单元、数据传输路径以及时序控制机制。在此基础上,它将重点阐述编译器在将高级编程语言的指令转换为搏动数组可执行代码的过程中所扮演的角色。我尤其对书中可能涉及到的编译优化技术感到好奇。例如,如何识别和提取适合在搏动数组上并行执行的代码模式?如何有效地将这些模式映射到搏动数组的物理结构上,并生成高效的数据流和控制流?我期待书中能够深入探讨如指令调度、数据布局优化、流水线管理以及消除冗余计算等关键优化技术,以及这些技术如何针对搏动数组的特性进行定制。此外,对于一个“优化”编译器,其最终目标是实现性能的最大化,我希望书中能够提供一些关于性能分析和调优的指导,帮助读者理解编译器的决策过程,并能够针对具体应用场景进行进一步的性能提升。这本书无疑为我提供了一个深入理解高性能计算编译器设计和搏动数组架构的绝佳平台。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,如同一个精确的指针,指向了计算效率优化的核心地带,让我对如何精妙地驾驭搏动数组这一并行计算利器充满了好奇。在当今技术飞速发展的背景下,高性能计算的需求愈发迫切,而搏动数组因其结构上的高度并行性和对数据流的天然契合,在处理大规模计算任务时展现出显著优势。然而,要充分释放搏动数组的计算潜能,一个能够对其进行深度优化的编译器至关重要。我预计这本书将详细阐述搏动数组的基本工作原理,包括其数据输入、处理单元之间的信息传递以及时钟同步机制。在此基础上,它将重点聚焦于编译器在将高级编程语言的指令转化为搏动数组执行代码的复杂过程中所采用的策略。我特别希望能够深入了解书中关于“优化”的具体内容。这可能包括如何识别并提取算法中的并行计算模式,如何将这些模式有效地映射到搏动数组的物理拓扑结构,以及如何通过各种编译时技术来最小化计算延迟、最大化吞吐量,并优化资源利用率。例如,流水线调度、数据局部性优化、指令流水线利用等,都是我非常感兴趣的方面。同时,我也期待书中能够提供一些关于如何评估编译器优化效果的讨论,以及如何针对不同的应用场景对编译器进行配置或调整,以达到最佳的性能表现。这本书无疑将为我提供一个深入理解现代高性能计算编译器设计与搏动数组架构的宝贵视角。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个标题,如同打开了一扇通往高性能计算的神秘之门,让我对如何解锁搏动数组的全部潜能充满了期待。在当今追求极致计算效率的浪潮中,搏动数组凭借其固有的并行性和低功耗特性,在图像处理、信号处理以及深度学习推理等领域扮演着越来越重要的角色。然而,如何将高级语言编写的复杂算法有效地映射到这种特殊的硬件架构上,并对其进行精细的优化,一直是一个巨大的挑战。我猜想,这本书将深入探讨编译器在其中扮演的核心角色,它不仅仅是一个代码翻译器,更是一个智能的“建筑师”,负责将抽象的计算模型,如同精密的蓝图,一步步转化为在搏动数组上高效运行的硬件指令。我特别关注书中可能涉及到的关于搏动数组编译器的设计理念和实现细节。例如,如何对用户输入的程序进行静态分析,识别出适合搏动数组并行执行的部分?如何设计一种高效的中间表示,能够准确地描述搏动数组的计算模式?更重要的是,书中是否会介绍一些创新的优化技术,比如如何利用搏动数组的流水线特性来最大化吞吐量,或者如何通过数据重排和局部性优化来减少内存访问的开销?此外,对于一个“优化”编译器来说,性能评估和调优也是不可或缺的环节,我期待书中能够提供一些度量标准和调优方法,帮助开发者理解和改进编译器的性能。总之,我相信这本书将是一次深入的学术探索,它将为我打开理解现代并行计算架构及其编译优化工具的新视野。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,在我的心目中激起了一股对底层计算原理的强烈探索欲,它承诺着揭示如何通过智能编译技术,将搏动数组这一强大的并行计算架构的潜力发挥到极致。在当今对计算性能要求日益苛刻的时代,搏动数组凭借其高效的数据处理能力和低功耗特性,在诸多应用领域展现出巨大的价值。然而,如何有效地将高级编程语言编写的算法转换成能够充分利用搏动数组特性的高效代码,是摆在开发者面前的一大挑战。我期待这本书能够提供一个系统性的解决方案,深入剖析一个“优化编译器”是如何工作的,特别是它如何处理搏动数组特有的并行性和时序约束。我猜想书中会详细介绍搏动数组的基本组成单元、数据流动方式以及其在执行特定计算任务(如矩阵乘法、卷积等)时的优势。更重要的是,我希望这本书能够深入探讨编译器在优化过程中的关键技术。这可能包括如何识别计算中的并行性,如何将数据和计算任务有效地映射到搏动数组的网格结构上,以及如何通过各种优化手段(例如,流水线优化、数据重排、指令融合等)来最大化吞吐量和最小化延迟。我也对书中可能提供的实际案例分析或伪代码示例非常感兴趣,这些将有助于我更直观地理解抽象的编译理论是如何转化为具体的执行代码的。这本书无疑是连接算法设计与高效硬件实现的宝贵桥梁。

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《A Systolic Array Optimizing Compiler》这个书名,在我看来,是对现代高性能计算领域一项至关重要的技术的深入探索,它指向了如何通过智能编译手段,解锁搏动数组强大的并行计算能力。在算法密集型应用,如信号处理、图像识别以及机器学习等领域,搏动数组以其高效的数据处理能力和低功耗特性,展现出巨大的潜力。然而,要充分利用搏动数组的优势,一个能够进行复杂优化的编译器是必不可少的。我预计这本书将详细介绍搏动数组的基本架构,包括其处理元素的连接方式、数据传输机制以及其内在的同步特性。在此基础上,本书的重点将聚焦于编译器如何识别、分析并优化针对搏动数组的代码。我特别感兴趣书中对“优化”这一概念的深入阐述。这可能包括识别算法中的并行计算模式,将其有效地映射到搏动数组的硬件结构上,以及运用各种技术(如流水线优化、数据重排、指令融合等)来最大化计算吞吐量并减少延迟。我也期待书中能够提供一些关于编译器设计原理和实现的细节,例如中间代码表示、寄存器分配以及代码生成过程。一个优秀的编译器不仅能生成正确的代码,更能生成高效的代码,因此,我对书中关于如何衡量和提升编译效率的讨论尤为期待。这本书无疑将为我提供一个深入理解高性能计算编译器设计与搏动数组架构的宝贵机会。

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