доставка УкрПочта бесплатно

2010г.
Количество страниц: 320

На сегодняшний день системы, построенные на основе многоядерной архитектуры, набирают все большую популярность. Эта книга поможет разработчикам программного обеспечения, используя многопоточность, создать высокопроизводительные приложения на основе многоядерной архитектуры Intel. Книга позволяет читателю на практике освоить основы параллельного программирования, программирование с использованием API, интерфейс OpenMP, решение наиболее распространенных задач параллельного программирования; отладку и тестирование многопоточных приложений; инструменты разработки приложений.
Книга содержит множество примеров исходного кода, позволяющих читателю быстро, на практике опробовать тот или иной описываемый метод. Издание рассчитано на разработчиков ПО и студентов, изучающих многоядерную архитектуру.

Содержание книги "Многоядерное программирование"


Об авторах
13

Предисловие
16

Целевая аудитория
16

Об этой книге
17

Продукты для разработки программного обеспечения компании Intel
18

Благодарности
19

От издателя перевода
20
Глава 1. Введение в многоядерную архитектуру 21

Мотивация параллельности в программах
22

Платформы параллельных вычислений
24

Параллельные вычисления в микропроцессорах
26

Разница между многоядерной архитектурой и технологией гиперпоточности
29

Многопоточность на одноядерных и многоядерных платформах
31

Понятие производительности
33

Закон Амдала
33

Рост возвращается - закон Густавсона
37

Основные моменты
38
Глава 2. Обзор систем поточной обработки 39

Определение программных потоков
40

Системный взгляд на программные потоки
40

Потоки вне операционной системы
41

Потоки внутри операционной системы
43

Потоки внутри аппаратной части
47

Что происходит при создании потока
48

Модели прикладного программирования

и поточная обработка
50

Виртуальная среда: виртуальные машины и платформы
50

Виртуализация на стадии выполнения
50

Виртуализация систем
50

Основные моменты
53
Глава 3. Фундаментальные концепции параллельного программирования
54

Разработка с ориентацией на потоки
54

Декомпозиция по заданиям
55

Декомпозиция по данным
56

Декомпозиция по информационным потокам
56

Следствия различных форм декомпозиции
58

Основные проблемы
58

Эталоны параллельного программирования
59

Исходная проблема - стохастическое выравнивание
61

Анализ алгоритма стохастического выравнивания
63

Альтернативный подход - параллельное стохастическое выравнивание
64

Другие альтернативы
65

Основные моменты
67
Глава 4. Поточная обработка и конструкции параллельного программирования
68

Синхронизация
68

Критические секции
70

Мертвая блокировка
71

Примитивы синхронизации
72

Семафоры
73

Блокировки
75

Условные переменные
78

Сообщения
80

Концепции управления потоками
82

Ограждение
82

Барьер
83

Зависящие от реализации свойства потоков
83

Основные моменты
84
Глава 5. API поточной обработки 85

API поточной обработки для Microsoft Windows
85

API поточной обработки - Win32/MFC
85

API поточной обработки для Microsoft .NET Framework
112

Создание потоков
112

Управление потоками
115

Пулы потоков
117

Синхронизация потоков
121

POSIX-потоки
123

Создание потоков
124

Управление потоками
125

Синхронизация потоков
126

Сигнализация
127

Компиляция и компоновка
134

Основные моменты
134
Глава 6. OpenMP - переносимое решение для поточной обработки 135

Проблемы поточной обработки цикла
137

Зависимости циклов
137

Условия гонок
140

Управление общими и приватными данными
140

Планирование и разбиение циклов
142

Эффективное использование редукций
146

Минимизация издержек многопоточности
148

Секции разделения работы
150

Программирование с прицелом на производительность
150

Конструкции barrier и nowait
151

Чередование однопоточного и многопоточного выполнения
152

Загрузка и выгрузка данных
153

Защита обновлений общих переменных
155

Расширение Intel Taskqueuing для OpenMP
157

Библиотечные функции OpenMP
159

Переменные среды в OpenMP
160

Компиляция
161

Отладка
162

Производительность
164

Основные моменты
165
Глава 7. Решение распространенных проблем параллельного программирования
167

Слишком много потоков
167

Гонки, мертвые и живые блокировки
170

Мертвая блокировка
173

Высококонфликтные блокировки
176

Инверсия приоритета
176

Решения для высококонфликтных блокировок
178

Неблокирующие алгоритмы
180

Проблема ABA
182

Попеременное считывание строки кэша
184

Проблема восстановления памяти
184

Рекомендации
184

Безопасные в отношении потоков функции и библиотеки
185

Проблемы памяти
187

Ширина полосы пропускания
187

Работа с кэшем
188

Конфликты памяти
190

Проблемы кэша
193

Ложное разделение
193

Согласованность памяти
196

Современная архитектура IA-32
197

Архитектура Itanium
199

Языки высокого уровня
202

Предотвращение остановок конвейера на архитектуре IA-32
203

Организация данных для достижения высокой производительности
204

Основные моменты
205
Глава 8. Приемы многопоточной отладки 206

Общие приемы отладки
206

Разработка с учетом отладки
206

Расширение вашего приложения - использование буферов трассировки
209

Отладка многопоточных приложений в Windows
214

Окно потоков
214

Точки отслеживания
214

Фильтры точек прерывания
215

Присваивание имен потокам
216

Сводим все вместе
217

Многопоточная отладка с использованием GDB
221

Уведомление о создании потоков
221

Получение списка всех потоков приложения
221

Установка специфичных для потока точек прерывания
222

Переключение между потоками
223

Применение команд к группе потоков
223

Основные моменты
224
Глава 9. Основы архитектуры одноядерных процессоров 225

Основы архитектуры процессоров
225

Сравнение суперскалярной архитектуры и архитектуры EPIC
232

Основные моменты
233
Глава 10. Поточная обработка на многоядерных процессорах производства Intel
235

Поточная обработка с позиции аппаратуры
235

Поточная обработка от Intel
239

Технология гиперпоточности
240

Разница между многопроцессорностью и гиперпоточностью
241

Архитектура гиперпоточности
242

Многоядерные процессоры
245

Архитектурные подробности
245

Сравнение многопроцессорных и многоядерных систем
248

Многоядерность для архитектуры Itanium
249

Взаимодействие нескольких процессоров
254

Обмен информацией между процессорами и многопоточное программирование
254

Потребление энергии
256

Показатели потребления энергии
256

Снижение потребления энергии
258

Что последует за многоядерной процессорной архитектурой?
259

Основные моменты
261
Глава 11. Продукты Intel для разработки программного обеспечения
262

Обзор
262

Исследования
262

Создание
263

Отладка
263

Настройка
264

Контролер потоков Intel Thread Checker
264

Как это работает
265

Советы по применению
266

Использование контролера потоков с OpenMP
267

Компиляторы производства Intel
268

OpenMP
268

Спекулятивные предварительные вычисления в программе
272

Оптимизация компилятора и кэша
272

Отладчик Intel Debugger
273

Библиотеки производства Intel
274

Библиотека математического ядра
275

Встроенные примитивы производительности
275

Проблемы параллельных программ

при использовании параллельных библиотек
276

Что дальше
277

Блоки построения многопоточности от Intel
277

Анализатор производительности Intel VTune
277

Поиск узких мест
278

Использование диаграммы вызовов для поиска

точки создания потока
279

Проверка баланса нагрузки
279

Профилировщик потоков Intel Thread Profiler
280

MPI-программирование
281

Поддержка MPI компанией Intel
283

Программа Intel Trace Analyzer and Collector
283

Основные моменты
285
Словарь терминов 287
Список литературы 301
Книги и статьи 301
Интернет-ресурсы 304
Алфавитный указатель 305