计算机
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278千字
字数
2026-03-01
发行日期
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主编推荐语
现代CPU性能优化宝典，理论实操结合，涵盖多架构适配与案例实践。
内容简介
本书聚焦现代CPU底层性能优化核心需求，分为性能分析与源代码调优两大部分，构建了从理论到实操的完整知识体系：第一部分深入解析CPU微架构（流水线、缓存层次、SIMD 等）、性能指标（IPC、CPI、缓存未命中）、分析方法（TMA、采样、追踪）及跨平台工具（VTune、perf、uProf）；第二部分聚焦内存访问优化、计算优化、分支预测优化、多线程应用调优等落地技术。相较上一版，本书新增20多个实验练习与“Performance Ninja”在线课程，补充AMD、ARM架构适配内容及系统级性能优化，突破第1版Intel架构局限。书中融入Google、Netflix等大厂案例，配套Python/SQL代码示例与工具实操方案，既覆盖基础原理，又深挖前沿技术（如大页、SIMD向量化、缓存一致性），兼具理论深度与工程实用性，是高性能计算、AI、游戏开发等领域从业者的必备指南。
目录
- 版权信息
- Preface译者序
- Preface 前言
- acknowledgements 致谢
- authors作者简介
- Chapter 1 第1章导读
- 1.1 为什么软件很慢
- 1.2 为什么要关注性能
- 1.3 什么是性能分析
- 1.4 什么是性能调优
- 1.5 本书讨论了什么
- 1.6 本书未讨论的内容
- 1.7 练习
- 1.8 本章总结
- 第一部分现代CPU性能分析
- Chapter 2 第2章 性能测量
- 2.1 现代系统中的噪声
- 2.2 在生产环境中测量性能
- 2.3 持续基准测试
- 2.4 手动性能测试
- 2.5 软件计时器和硬件计时器
- 2.6 微基准测试
- 2.7 主动基准测试
- 2.8 问题与练习
- 2.9 本章总结
- Chapter 3 第3章 CPU微架构
- 3.1 指令集架构
- 3.2 流水线
- 3.3 利用指令级并行性
- 3.4 SIMD多处理器
- 3.5 利用线程级并行性
- 3.6 存储器层次
- 3.7 虚拟内存
- 3.8 现代CPU设计
- 3.9 性能监控单元
- 3.10 问题与练习
- 3.11 本章总结
- Chapter 4 第4章 性能分析中的术语和指标
- 4.1 已退休指令与已执行指令
- 4.2 CPU利用率
- 4.3 IPC和CPI
- 4.4 微操作
- 4.5 流水线槽位
- 4.6 核心时钟周期与参考时钟周期
- 4.7 缓存未命中
- 4.8 分支预测错误
- 4.9 性能指标
- 4.10 内存延迟和带宽
- 4.11 案例研究：四个基准测试的性能指标分析
- 4.12 问题与练习
- 4.13 本章总结
- Chapter 5 第5章 性能分析方法
- 5.1 代码插桩
- 5.2 追踪
- 5.3 采集性能监控事件
- 5.4 采样
- 5.5 屋顶线性能模型
- 5.6 静态性能分析
- 5.7 编译器优化报告
- 5.8 问题与练习
- 5.9 本章总结
- Chapter 6 第6章 CPU性能分析特性
- 6.1 自顶向下微架构分析
- 6.2 分支记录机制
- 6.3 基于硬件的采样功能
- 6.4 问题和练习
- 6.5 本章总结
- Chapter 7 第7章 性能分析工具概述
- 7.1 Intel VTune Profiler
- 7.2 AMD uProf
- 7.3 Apple Xcode Instruments
- 7.4 Linux perf
- 7.5 火焰图
- 7.6 Windows事件追踪
- 7.7 专用剖析器与混合剖析器
- 7.8 内存剖析
- 7.9 持续性能剖析
- 7.10 问题与练习
- 7.11 本章总结
- 第二部分源代码调优
- Chapter 8 第8章 优化内存访问
- 8.1 缓存友好的数据结构
- 8.2 动态内存分配
- 8.3 规避内存带宽限制
- 8.4 减少DTLB未命中
- 8.5 显式内存预取
- 8.6 问题与练习
- 8.7 本章总结
- Chapter 9 第9章 计算优化
- 9.1 数据依赖
- 9.2 内联函数
- 9.3 循环优化
- 9.4 向量化
- 9.5 编译器内置函数
- 9.6 问题与练习
- 9.7 本章总结
- Chapter 10 第10章 优化分支预测
- 10.1 用查找表替换分支
- 10.2 用算术运算替换分支
- 10.3 用条件选择替换分支
- 10.4 多重测试单一分支
- 10.5 问题与练习
- 10.6 本章总结
- Chapter 11 第11章 机器码布局优化
- 11.1 机器码布局
- 11.2 基本块
- 11.3 基本块布局
- 11.4 基本块对齐
- 11.5 函数拆分
- 11.6 函数重排
- 11.7 反馈式优化
- 11.8 减少ITLB未命中
- 11.9 案例研究：测量代码占用空间
- 11.10 问题与练习
- 11.11 本章总结
- Chapter 12 第12章 其他调优领域
- 12.1 针对特定CPU的优化
- 12.2 微架构特定的性能问题
- 12.3 低延迟调优技术
- 12.4 系统调优
- 12.5 案例研究：LLC大小的敏感度分析
- 12.6 问题与练习
- 12.7 本章总结
- Chapter 13 第13章 优化多线程应用程序
- 13.1 并行效率指标
- 13.2 多线程程序的性能扩展
- 13.3 任务调度
- 13.4 缓存一致性
- 13.5 高级分析工具
- 13.6 问题与练习
- 13.7 本章总结
- 附录
- Chapter a 附录 A 减少测量噪声
- Chapter B 附录 B 启用大页
- Chapter C 附录 C Intel处理器追踪
- Chapter D 附录 D Windows事件追踪分析
- 跋
- 术语表
- 主流CPU微架构列表
- 参考文献
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出版方
机械工业出版社
机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。
