程序性能优化理论与方法

本书是“十四五”时期国 家重点出版物出版专项规 划项目“人工智能重大基础 研究丛书”图书，从计算机 体系结构、编译系统、操 作系统、作业管理等多角 度，对程序实现中的算法 、数据结构、程序设计语 言特性、资源占用及程序 运行过程等多维度，全面 探讨程序性能优化的理论 和方法。 全书共12章，分为上下 两篇。上篇第1－6章为基 础部分，主要对程序性能 优化的意义、度量指标、 常用流程及如何进行程序 性能的分析与测量进行阐 述，并从程序编码和编译 的角度介绍多种优化方法 。下篇第7-12章为进阶部分 ，结合系统硬件特性讲述 更深层次的优化方法，包 括单核优化、访存优化、 OpenMP程序优化、CUDA 程序优化、MPI程序优化， 以及多层次并行程序优化 。 本书适用于具备一定程 序设计基础并致力于程序 性能优化的程序设计人员 阅读，也可以作为学习高 等教育计算机程序设计课 程的参考书，还可作为从 事性能优化专业技术人员 的参考书。

上篇 第一章 程序性能优化的意义 1.1 程序性能要求的不断提高 1.2 处理器架构的不断发展 1.2.1 单核结构 1.2.2 多核结构 1.2.3 众核结构 1.2.4 异构结构 1.2.5 专用结构 1.3 存储结构的不断发展 1.4 编译器能力的局限性 1.5 编程模型的局限性 1.6 小结 第二章 程序性能的度量指标及优化流程 2.1 程序性能的度量指标 2.1.1 程序执行时间 2.1.2 计算与访存效率 2.1.3 吞吐量与延迟 2.1.4 加速比 2.1.5 Amdahl定律 2.1.6 Gustafson定律 2.2 程序性能优化的常用流程 2.3 小结 第三章 程序性能的分析和测量 3.1 程序性能分析 3.1.1 程序性能分析视角 3.1.2 程序性能分析方法 3.2 程序性能测量 3.2.1 程序性能测量的信息类型 3.2.2 程序性能测量的工具类型 3.3 程序性能测量工具 3.3.1 计数器类 3.3.2 跟踪类 3.3.3 剖析类 3.3.4 监控类 3.4 小结 第四章 系统配置优化 4.1 处理器 4.1.1 处理器配置检查 4.1.2 处理器参数调整 4.2 内存 4.2.1 内存配置检查 4.2.2 内存参数调整 4.3 文件系统 4.3.1 文件系统配置检查 4.3.2 文件系统参数调整 4.4 磁盘 4.4.1 磁盘配置检查 4.4.2 磁盘参数调整 4.5 网络 4.5.1 网络配置检查 4.5.2 网络参数调整 4.6 小结 第五章 编译与运行优化 5.1 编译器结构 5.1.1 前端 …… 下篇