Logic Synthesis and Verification Algorithms pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Hachtel, Gary D./ Somenzi, Fabio

出品人:

页数:564

译者:

出版时间:

价格:89.95

装帧:

isbn号码:9780792397465

丛书系列:

图书标签:

• Logic Synthesis
• Verification
• Algorithms
• Digital Design
• VLSI
• FPGA
• Boolean Algebra
• Formal Methods
• CAD
• Hardware Design

计算机系统架构与性能优化实践 书籍定位与目标读者： 本书旨在深入探讨现代计算机系统底层的架构原理、设计权衡以及性能优化策略。它面向的对象不仅限于专业领域的计算机科学家和系统工程师，同时也对底层硬件工作机制有强烈好奇心的软件开发者、高性能计算（HPC）研究人员以及希望构建高效能计算平台的架构师具有极高的参考价值。全书以构建知识体系的严谨性为核心，力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁。 核心内容模块详解： 第一部分：深度解析现代处理器微架构 本部分将带领读者彻底剖析当代主流处理器（如x86-64和ARM系列）的内部工作机制，超越教科书的宏观描述，深入到晶体管级抽象之上的微结构层面。 1. 流水线、超标量与乱序执行的工程挑战： 我们将详细阐述指令级并行（ILP）如何通过深度流水线实现，并重点剖析超标量架构中指令发射（Issue）逻辑的设计艺术。特别地，乱序执行单元（Out-of-Order Execution Engine）的工作流程将得到细致的描绘，包括重排序缓冲区（Reorder Buffer, ROB）、保留站（Reservation Stations）的容量与调度策略。我们将分析如何通过这些复杂的硬件机制来缓解分支预测的失准惩罚，并探讨现代处理器在功耗墙限制下如何进行动态频率和电压调节（DVFS）以维持性能与能效的平衡。 2. 内存层级结构与缓存一致性协议： 处理器性能的瓶颈日益集中在数据获取的速度上。本章将全面审视多级缓存（L1、L2、L3）的设计哲学，包括缓存块大小、替换策略（如LRU的硬件实现）以及写回/写穿策略的选择。在多核系统中，数据一致性是至关重要的。本书将详尽介绍主流的缓存一致性协议，如MESI、MOESI协议的完整状态转换图，并深入分析在虚假共享（False Sharing）和缓存伪共享问题下，软件层面如何通过内存屏障（Memory Barriers）和特定指令（如原子操作）来协助硬件维护一致性。 3. 向量化处理与SIMD架构： 随着通用计算对数据并行性需求的增加，SIMD（Single Instruction, Multiple Data）指令集已成为提升吞吐量的关键。本书将覆盖SSE、AVX（及其最新的AVX-512）指令集的内在结构，解释向量寄存器组的组织方式。更重要的是，我们将探讨编译器如何自动或半自动地将标量代码转换为高效的向量化代码，以及向量化指令在特定应用（如图形处理、信号处理）中的性能收益与局限性。 第二部分：系统软件与硬件的交互界面 本部分关注操作系统、编译器和硬件之间的协同工作，这是实现高性能计算的必要环节。 1. 虚拟内存与地址翻译机制： 深入探讨x86-64分页机制的细节，包括多级页表（四级或五级）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及缓存效应。我们将分析操作系统如何管理页表、如何处理缺页异常（Page Fault），以及大页（Huge Pages）在减少TLB压力方面的实际应用。 2. 中断、异常与上下文切换的成本分析： 中断和系统调用的处理是操作系统内核工作的核心。本书将量化上下文切换操作的开销，包括寄存器保存、TLB失效和缓存污染的效应。我们将分析现代硬件如何通过硬件辅助虚拟化技术（如Intel VT-x/AMD-V）来最小化Hypervisor层的开销，实现高效的虚拟化。 3. 编译器优化：从中间表示到机器码： 本章将聚焦于现代优化编译器（如GCC/LLVM）的后端优化阶段。讨论的重点包括指令调度（Instruction Scheduling）以最大化利用处理器端口、寄存器分配的图着色算法，以及针对特定架构的指令集选择。读者将了解到，即便拥有最先进的硬件，次优的编译优化也可能导致性能的大幅下降。 第三部分：高级系统性能分析与瓶颈诊断 理论知识的最终目的是解决实际的性能问题。本部分提供了系统化、可量化的性能分析方法论。 1. 性能事件模型与硬件性能计数器（PMC）： 详细介绍如何利用处理器内置的硬件性能计数器（Performance Monitoring Counters, PMC）来实时、低开销地捕获关键事件，如缓存未命中率、分支预测错误次数、指令周期（CPI）等。我们将介绍如何解读这些原始数据，并将其转化为可操作的性能指标。 2. 系统级性能剖析工具链： 本书将重点介绍基于Linux内核的先进剖析工具，如`perf`的深入使用。我们将演示如何通过采样（Sampling）和精确定位（Precise Events）来识别代码中的热点，并结合火焰图（Flame Graphs）等可视化技术，精确地定位到是CPU受限、内存延迟受限还是I/O瓶颈。 3. I/O子系统的性能考量： 对于依赖大量数据交互的应用，I/O性能是决定性因素。本部分将分析现代存储技术（如NVMe SSD）的底层协议，并探讨操作系统如何通过异步I/O（AIO）、直接内存访问（DMA）以及用户态网络协议栈（如DPDK）来绕过内核协议栈的开销，实现超低延迟的数据传输。 总结： 本书拒绝浮于表面的描述，旨在提供一个全面的、可用于工程实践的指南，帮助读者理解“计算是如何在硅片上发生的”，并掌握系统性地提高软件运行效率的思维框架和工具集。它不仅仅是关于“如何做”，更是关于“为什么这样做是最佳的”。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

478 这门课没啥劲

评分☆☆☆☆☆

478 这门课没啥劲

评分☆☆☆☆☆

478 这门课没啥劲

评分☆☆☆☆☆

478 这门课没啥劲

评分☆☆☆☆☆

478 这门课没啥劲