鲲鹏处理器架构与编程

"华为公司官方出品！走进多核架构的世界，迈向多样性计算的时代 中国科学院院士梅宏，中国工程院院士倪光南 联袂作序！ 华为技术有限公司 创立于1987年，是全球领先的ICT（Information and Communications Technology，信息和通信技术）基础设施和智能终端提供商，致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界。目前，华为约有19.4万名员工，业务遍及170多个国家和地区，为30多亿人提供服务。华为在通信网络、IT、智能终端和云服务等领域为客户提供有竞争力、安全可信赖的产品、解决方案与服务，与生态伙伴开放合作，持续为客户创造价值，释放个人潜能，丰富家庭生活，激发组织创新。华为坚持围绕客户需求持续创新，加大基础研究投入，厚积薄发，推动世界进步。"

华为海思设计的鲲鹏（Kunpeng）920系列芯片是兼容ARMv8-A架构的高性能处理器片上系统，也是华为“算、存、传、管、智”五个产品系列构成的鲲鹏芯片家族的核心产品。本书首先介绍高性能处理器与服务器的技术背景，然后总结了ARMv8-A处理器的体系结构。在此基础上，重点讨论鲲鹏920处理器片上系统的体系结构及其软件生态和架构。为方便读者理解鲲鹏920处理器片上系统的应用场景，本书最后还给出了基于鲲鹏920处理器片上系统的服务器软件的安装、配置、开发与应用案例。本书可以作为读者了解和应用鲲鹏920处理器片上系统的参考用书，特别适合有兴趣使用鲲鹏920处理器片上系统的软件构架师、软件工程师和需要在鲲鹏920处理器片上系统上开发、优化应用程序的应用工程师和调优工程师。本书还可以作为普通高等学校计算机科学与技术、大数据、人工智能等相关专业的本科生及研究生教材。对计算机组成和设计有学习兴趣的读者也可以通过本书了解现代高性能处理器的体系结构。

戴志涛 北京邮电大学计算机学院教授，北京市高等教育教学名师，北京邮电大学嵌入式系统与智能硬件创新实践基地主任。主讲“计算机组成原理”“嵌入式系统”等本科生和研究生课程，2005年获重量教学成果二等奖，2004年、2008年和2012年分别获北京市教学成果奖。从事计算机体系结构和嵌入式人工智能等领域的研究工作，并与多家国内外企事业单位合作从事通信设备、智能硬件及嵌入式应用系统软硬件开发。

第1章服务器与处理器
1.1服务器体系结构
1.1.1服务器的分类
1.1.2服务器的性能评价
1.1.3服务器的可靠性与管理
1.2服务器处理器
1.2.1高性能处理器的并行组织结构
1.2.2英特尔处理器体系结构
1.2.3ARM处理器体系结构
1.3服务器技术基础
1.3.1高性能处理器的存储器组织与片上互连
1.3.2内存顺序模型与内存屏障
1.3.3服务器虚拟化技术
1.3.4PCI Express总线
第2章ARMv8-A体系结构
2.1ARMv8-A处理单元的核心架构
2.1.1ARMv8-A架构的处理器运行模式
2.1.2ARMv8-A架构的寄存器
2.1.3ARMv8-A架构的异常与中断
2.2ARMv8-A处理单元的存储系统架构0
2.2.1ARMv8-A架构的内存模型
2.2.2ARM架构的系统存储管理单元
2.3ARMv8-A架构的服务器特性
2.3.1ARMv8-A的服务器架构标准化
2.3.2ARMv8-A的RAS扩展与PMU扩展
第3章鲲鹏处理器片上系统架构
3.1鲲鹏处理器片上系统与TaiShan处理器内核架构
3.1.1鲲鹏处理器片上系统概况
3.1.2TaiShan V110处理器内核微架构
3.1.3鲲鹏920处理器片上系统的逻辑结构
3.1.4鲲鹏920处理器片上系统的内存储系统
3.2鲲鹏920处理器片上系统的组织与管理
3.2.1鲲鹏920处理器片上系统的配置
3.2.2鲲鹏处理器多芯片系统
3.2.3鲲鹏920处理器片上系统的管理与安全架构
3.2.4鲲鹏920处理器片上系统的PMU
3.3鲲鹏920处理器片上系统的设备与输入/输出
3.3.1鲲鹏920处理器片上系统的输入/输出概述
3.3.2鲲鹏920处理器片上系统的PCI Express控制器
3.3.3鲲鹏920处理器片上系统的平台设备
3.3.4鲲鹏920处理器片上系统的附加设备
3.4基于鲲鹏920处理器片上系统的TaiShan服务器
3.4.1TaiShan 2服务器的组成与逻辑结构
3.4.2TaiShan 2服务器的RAS技术
3.4.3TaiShan 2服务器的鲲鹏加速引擎
第4章鲲鹏软件生态和构架
4.1鲲鹏软件生态与云服务
4.1.1ARM授权机制
4.1.2ARM服务器生态
4.1.3鲲鹏服务器软件生态
4.1.4鲲鹏云服务及解决方案
4.2鲲鹏软件构成
4.2.1硬件特定软件
4.2.2操作系统内核
4.2.3基础库
4.2.4开发工具、中间件和应用程序
4.2.5云基础软件
4.3鲲鹏软件开发模式
4.3.1原生开发模式
4.3.2交叉开发模式
4.3.3云端开发模式
4.4鲲鹏软件移植
4.4.1鲲鹏软件移植流程
4.4.2编译工具的选择
4.4.3编译参数移植类案例
4.4.4源码修改类案例
4.4.5鲲鹏分析扫描工具Dependency Advisor
4.4.6鲲鹏代码迁移工具Porting Advisor
4.5鲲鹏软件性能调优
4.5.1鲲鹏软件性能调优流程
4.5.2CPU与内存子系统性能调优
4.5.3网络子系统性能调优
4.5.4磁盘I/O子系统性能调优
4.5.5应用程序性能调优
4.5.6基础软件性能调优
4.5.7鲲鹏性能优化工具Tuning Kit
第5章鲲鹏软件实战案例
5.1云服务器源码移植和编译
5.1.1配置云服务器
5.1.2Porting Advisor代码移植
5.1.3搭建交叉编译环境
5.1.4x86云服务器交叉编译OpenSSL
5.1.5鲲鹏云服务器上编译OpenSSL
5.2Docker的安装与应用
5.2.1安装Docker
5.2.2运行和验证
5.2.3Docker常用命令
5.2.4卸载Docker
5.2.5制作适配鲲鹏架构的Docker镜像
5.3KVM的安装与应用
5.3.1安装KVM
5.3.2创建虚拟机
5.3.3配置虚拟机
5.3.4克隆与修改虚拟机
5.3.5启动与关闭虚拟机
5.3.6常用命令
5.4QEMU的安装与应用
5.5Android模拟器的安装与使用
5.6鲲鹏加速引擎的安装与使用
5.6.1鲲鹏加速引擎的安装与测试
5.6.2鲲鹏加速引擎的应用案例
参考文献
附录A鲲鹏开发者资源
A.1鲲鹏社区
A.2鲲鹏教学资源
A.3鲲鹏技术论坛