現(xiàn)代CPU性能分析與優(yōu)化

譯者序
前言
致謝
作者簡介
第1章導(dǎo)讀1
1.1為什么需要性能調(diào)優(yōu)2
1.2誰需要做性能調(diào)優(yōu)5
1.3什么是性能分析7
1.4本書的主要內(nèi)容8
1.5本書不包含什么內(nèi)容9
1.6本章總結(jié)10
第一部分現(xiàn)代CPU性能分析
第2章性能測量12
2.1現(xiàn)代系統(tǒng)中的噪聲13
2.2生產(chǎn)環(huán)境中的性能測量15
2.3自動(dòng)檢測性能退化問題16
2.4手動(dòng)性能測試18
2.5軟件計(jì)時(shí)器和硬件計(jì)時(shí)器22
2.6微基準(zhǔn)測試24
2.7本章總結(jié)25
第3章CPU微架構(gòu)27
3.1指令集架構(gòu)27
3.2流水線28
3.3利用指令級(jí)并行30
3.3.1亂序執(zhí)行30
3.3.2超標(biāo)量引擎和超長指令字31
3.3.3投機(jī)執(zhí)行33
3.4利用線程級(jí)并行34
3.5存儲(chǔ)器層次35
3.5.1高速緩存層次35
3.5.2主存39
3.6虛擬內(nèi)存39
3.7單指令多數(shù)據(jù)多處理器40
3.8現(xiàn)代CPU設(shè)計(jì)42
3.8.1CPU前端42
3.8.2CPU后端44
3.9性能監(jiān)控單元44
第4章性能分析中的術(shù)語和指標(biāo)47
4.1退休指令與執(zhí)行指令47
4.2CPU利用率48
4.3CPI和IPC48
4.4微操作49
4.5流水線槽位51
4.6核時(shí)鐘周期和參考時(shí)鐘周期51
4.7緩存未命中52
4.8分支預(yù)測錯(cuò)誤53
第5章性能分析方法55
5.1代碼插樁56
5.2跟蹤58
5.3負(fù)載表征59
5.3.1統(tǒng)計(jì)性能事件59
5.3.2手動(dòng)收集性能計(jì)數(shù)60
5.3.3事件多路復(fù)用和縮放62
5.4采樣63
5.4.1用戶模式采樣和基于硬件
事件的采樣64
5.4.2尋找熱點(diǎn)64
5.4.3采集調(diào)用棧66
5.4.4火焰圖69
5.5屋頂線性能模型69
5.6靜態(tài)性能分析73
5.7編譯器優(yōu)化報(bào)告75
5.8本章總結(jié)78
第6章性能分析相關(guān)的CPU特性80
6.1自頂向下微架構(gòu)分析技術(shù)81
6.1.1Intel VTune Prof iler中的
            TMA84
6.1.2Linux perf中的TMA85
6.1.3第一步：確定瓶頸86
6.1.4第二步：定位具體的代碼
位置88
6.1.5第三步：解決問題90
6.1.6小結(jié)91
6.2最后分支記錄92
6.2.1采集LBR棧94
6.2.2獲取調(diào)用圖95
6.2.3識(shí)別熱點(diǎn)分支96
6.2.4分析分支預(yù)測錯(cuò)誤率97
6.2.5機(jī)器碼的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)98
6.2.6評(píng)估分支輸出的概率100
6.2.7其他應(yīng)用場景101
6.3基于處理器事件的采樣101
6.3.1精準(zhǔn)事件102
6.3.2降低采樣開銷103
6.3.3分析內(nèi)存訪問104
6.4Intel處理器跟蹤技術(shù)105
6.4.1工作流105
6.4.2時(shí)間報(bào)文106
6.4.3采集和解析跟蹤文件107
6.4.4用法108
6.4.5磁盤空間和解析時(shí)間109
6.5本章總結(jié)110
第二部分基于源代碼的
CPU調(diào)優(yōu)
第7章CPU前端優(yōu)化117
7.1　機(jī)器碼布局118
7.2　基本塊118
7.3　基本塊布局119
7.4　基本塊對(duì)齊121
7.5　函數(shù)拆分123
7.6　函數(shù)分組125
7.7　基于剖析文件的編譯優(yōu)化126
7.8　對(duì)ITLB的優(yōu)化128
7.9　本章總結(jié)128
第8章CPU后端優(yōu)化130
8.1　內(nèi)存綁定130
8.1.1　緩存友好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)131
8.1.2　顯式內(nèi)存預(yù)取136
8.1.3　針對(duì)DTLB優(yōu)化138
8.2　核心綁定141
8.2.1　函數(shù)內(nèi)聯(lián)141
8.2.2　循環(huán)優(yōu)化143
8.2.3　向量化149
8.3　本章總結(jié)158
第9章優(yōu)化錯(cuò)誤投機(jī)160
9.1　用查表替換分支161
9.2　用斷言替換分支162
9.3　本章總結(jié)164
第10章其他調(diào)優(yōu)165
10.1　編譯時(shí)計(jì)算165
10.2　編譯器內(nèi)建函數(shù)166
10.3　緩存預(yù)熱167
10.4　減少慢速浮點(diǎn)運(yùn)算168
10.5　系統(tǒng)調(diào)優(yōu)169
第11章優(yōu)化多線程應(yīng)用程序171
11.1　性能擴(kuò)展和開銷171
11.2　并行效率指標(biāo)174
11.2.1　有效CPU利用率174
11.2.2　線程數(shù)量174
11.2.3　等待時(shí)間175
11.2.4　自旋時(shí)間175
11.3　使用Intel VTune Profiler進(jìn)行
分析175
11.3.1　尋找耗時(shí)鎖175
11.3.2　平臺(tái)視圖178
11.4　使用Linux perf進(jìn)行分析178
11.5　使用Coz進(jìn)行分析181
11.6　使用eBPF和GAPP進(jìn)行分析181
11.7　檢測一致性問題182
11.7.1　緩存一致性協(xié)議182
11.7.2　真共享184
11.7.3　偽共享184
11.8　本章總結(jié)186
附錄A減少測量噪聲188
附錄BLLVM向量化程序193
跋198
術(shù)語200
參考文獻(xiàn)20