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| 內容簡介： |
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本书为我们呈现了异构系统架构（HSA）的关键技术、实现方法和案例应用。首先回顾异构并行处理的发展进程、相关问题，分析HSA相对于其他技术的优势。之后深入探讨了运行时、内存模型、队列、上下文交换、架构队列语言、模拟器、工具链等问题。*后选取三个实际案例，基于C++应用程序，说明了HSA如何能够显著提升程序性能。
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| 關於作者： |
---作者简介---
胡文美（Wen-mei W. Hwu） MulticoreWare公司联合创始人兼CTO，现任美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）电气与计算机工程系教授，兼任并行计算研究中心（Microsoft和Intel联合资助）首席科学家，以及全球首家CUDA卓越中心（NVIDIA资助）首席研究员。胡教授是IEEE和ACM会士，在编译器设计、计算机体系结构、微体系结构和并行计算方面贡献卓著。
---译者简介---
方娟北京工业大学计算机学院教授，计算机系统结构系主任。长期从事计算机体系结构领域的教学和科研工作，近年来致力于异构多核体系结构的研究。
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| 目錄：
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出版者的话
译者序
推荐序
前言
作者简介
第1章 引言1
第2章 HSA 概述5
2.1 GPU计算简史：HSA解决的问题5
2.2 HSA的支柱9
2.2.1 HSA内存模型9
2.2.2 HSA排队模型9
2.2.3 HSAIL虚拟ISA10
2.2.4 HSA上下文切换10
2.3 HSA规范10
2.3.1 HSA平台系统体系结构规范10
2.3.2 HSA运行时规范10
2.3.3 HSA程序员参考手册—HSAIL SPEC11
2.4 HSA软件11
2.5 HSA基金会12
2.6 小结13
第3章 HSAIL——虚拟并行ISA14
3.1 引言14
3.2 编译流程示例15
3.3 HSAIL执行模型16
3.4 HSAIL指令集简介17
3.4.1 原子操作18
3.4.2 寄存器18
3.4.3 分段19
3.4.4 波前和通道20
3.5 HSAIL机器模型和配置文件21
3.6 HSAIL编译流程22
3.7 HSAIL编译工具23
3.7.1 编译器框架23
3.7.2 CL离线编译24
3.7.3 HSAIL汇编器反汇编器25
3.7.4 ISA和机器码汇编器反汇编器25
3.8 小结25
第4章 HSA运行时26
4.1 引言26
4.2 HSA核心运行时API28
4.2.1 运行时的初始化和关闭28
4.2.2 运行时的通知29
4.2.3 系统和HSA代理信息29
4.2.4 信号30
4.2.5 队列31
4.2.6 体系结构排队语言31
4.2.7 内存32
4.2.8 代码对象和可执行文件34
4.3 HSA运行时扩展35
4.3.1 HSAIL 终止化35
4.3.2 图像和采样器35
4.4 小结37
参考文献38
第5章 HSA 内存模型39
5.1 引言39
5.2 HSA内存结构40
5.2.1 分段41
5.2.2 平面寻址42
5.2.3 共享虚拟寻址42
5.2.4 所有权43
5.2.5 图像内存43
5.3 HSA内存一致性基础43
5.3.1 背景：顺序一致性44
5.3.2 背景：冲突和竞争45
5.3.3 单一内存范围的HSA内存模型45
5.3.4 多个内存范围的HSA内存模型48
5.3.5 内存段51
5.3.6 汇总：HSA竞争自由51
5.3.7 附加观察和注意事项52
5.4 HSA内存模型中的高级一致性52
5.4.1 松弛原子52
5.4.2 所有权和范围界限54
5.5 小结54
参考文献55
第6章 HSA 排队模型56
6.1 引言56
6.2 用户模式队列56
6.3 体系结构排队语言59
6.3.1 包的类型60
6.3.2 创建数据包63
6.4 包的提交与调度64
6.5 小结70
参考文献70
第7章 编译器技术71
7.1 引言71
7.2 C++ AMP简介71
7.2.1 C++ AMP array_view73
7.2.2 C++ AMP parallel_for_each或内核调用73
7.3 将HSA作为编译器目标74
7.4 将关键的C++ AMP构造映射到HSA75
7.5 C++ AMP编译流程77
7.6 编译生成的C++ AMP代码78
7.7 C++ AMP中平铺的编译器支持80
7.7.1 划分计算域81
7.7.2 指定地址空间和屏障81
7.8 内存段注释82
7.9 针对HSA的通用C++84
7.10 平台原子的编译器支持86
7.11 新建删除操作符的编译器支持91
7.11.1 实现具有平台原子性的新建删除操作符92
7.11.2 将新建删除返回的地址提升到全局内存段94
7.11.3 基于等待 API 信号HSAIL指令改进新建删除操作符94
7.12 小结96
参考文献96
第8章 应用用例：平台原子性97
8.1 引言97
8.2 HSA中的原子性98
8.3 任务队列系统100
8.3.1 静态执行100
8.3.2 动态执行101
8.3.3 HSA任务队列系统101
8.3.4 评估104
8.4 广度优先搜索107
8.4.1 传统实现109
8.4.2 HSA实现110
8.4.3 评估112
8.5 数据布局转换113
8.5.1 使用PTTWAC算法进行SoA-ASTA转换115
8.5.2 PTTWAC的HSA实现116
8.5.3 评估116
8.6 小结118
致谢118
参考文献118
第9章 HSA模拟器120
9.1 在Multi2Sim中模拟HSA120
9.1.1 引言120
9.1.2 Multi2Sim-HSA121
9.1.3 HSAIL 宿主机 HSA122
9.1.4 HSA 运行时124
9.1.5 仿真器设计124
9.1.6 日志与调试125
9.1.7 Mulit2Sim-HSA路线图126
9.1.8 安装与支持126
9.2 HSAemu仿真HSA127
9.2.1 引言127
9.2.2 建模的HSA组件128
9.2.3 HSAemu的设计129
9.2.4 多线程HSA GPU仿真器131
9.2.5 剖析、调试与性能模型132
9.3 softHSA模拟器133
9.3.1 引言133
9.3.2 高层次设计133
9.3.3 创建与测试模拟器134
9.3.4 使用LLVM HSA模拟器进行调试135
参考文献137
索引139
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| 內容試閱：
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我很自豪地向你介绍异构系统体系结构—一个新的计算平台。异构系统体系结构（HSA）是多方面协作的结果，它定义了一个新的系统体系结构，为CPU和专用计算设备提供必要的支持，以便在要求苛刻的任务上进行高效协作。本书汇集了那些创建HSA及其相关软件栈的专家撰写的一系列著作。这些著作解释了规范和产品背后的基本原理和设计权衡，这是仅仅通过阅读手册和文件不能轻易获得的。这些作者中的一些来自工业界，另一些来自学术界。我有幸有机会与这些世界级的专家合作。
有许多人做出了未以章节形式展现的重要贡献。我想要感谢的第一个人是Manju Hegde（AMD），他说服我担任本书的主编，在整个过程中他始终是重要的合作伙伴。Manju提供了本书的原始构思，并帮助招募了许多作者和审稿人。他还亲自审查了各章，并提供了宝贵的意见。
本书的内容源自于2013年HotChips和2014年ACM IEEE国际计算机体系结构研讨会（ISCA）上的会议资料。大多数演讲者成为本书各章的作者。然而，最初介绍HSA排队模型的Chien-Ping Lu（联发科）、Hakan Persson（ARM）和Ian Bratt（ARM）由于时间关系不能参与写作。我还要感谢J. P. Bordes（AMD），他对HSA应用程序部分做出了重大贡献。
我还要特别感谢五位特别的人。HSA首席布道者Greg Stoner（AMD）为HSA基金会创作本书提供了宝贵的支持。Anton Lokhmotov（ARM）和我一起确立了本书的原始大纲。Tom Jablin（MulticoreWare）是HSA方面的专家，他在编辑过程中为我提供了宝贵的技术支持。Marty Johnson（AMD）和Sui Chi Chan（AMD）审读了全书，并为我和其他作者提供了宝贵的反馈意见。
最后，我要感谢担任本书项目经理的Bob Whitecotton（AMD），他确保我和其他作者的写作不离题。他的项目管理技巧使我避免了许多陷阱。没有他的帮助，我将无法完成这个项目。
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