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	《软件优化技术——IA-32平台的高性能手册（第2版）》 The Software Optimization Cookbook, Second Edition: High-Performance Recipes for IA-32 Platforms
	作者：[美]Richard Gerber，[美]Kevin B. Smith，[荷]Aart J.C. Bik，[加]Xinmin Tian 译者：王涛、单久龙、孙广中等出版社：电子工业出版社出版日期：2007年4月定价：59元	书号：978-7-121-04005-4 页码：346页开本：16开字数：415千字

内容简介

《软件优化技术——IA-32平台的高性能手册》是Intel出版社最畅销的书籍之一。它填补了软件优化的初级课本与解决专门Intel架构的高级手册之间的空白。随着Intel扩展内存64位技术（Intel EM64T）、多核处理技术、超线程技术、OpenMP和多媒体扩展等新技术的流行，Intel出版社邀请另外三位Intel专家与原作者一起扩展、更新形成了本书的第2版。

《软件优化技术——IA-32平台的高性能手册》第2版提供了如何优化软件，使软件在Intel平台上获得巨大性能提升的最新技术。通过简单的讲解和示例，四位Intel专家向我们展示了如何从以下一些方面改进软件性能，包括算法、内存访问、分支预测、自动矢量化、SIMD指令、多线程和浮点计算。想了解最新技术以提高应用性能和想提高编码技巧的开发者，均可以从本书中受益。

图书目录

第一部分 性能分析工具和基本概念（开胃品）
第1章 引言...............3 
软件优化...............4 
软件优化陷阱........4 
软件优化过程........6 
要点.........7 
第2章 测试基准........9 
Benchmark的属性............10 
可重复性（必须）.........10 
代表性（必须）..........11 
易用性（必须）..........11 
可验性（必须）..........11 
时间可测性（可选）...........11 
完全覆盖性（条件依赖）............12 
精确性（条件依赖）...........12 
Benchmark示例........12 
要点.............16 
第3章 性能分析工具...........18 
时间机制.............18 
优化编译器..........20 
使用Intel C++和Fortran编译器........20 
特定处理器优化..........21 
针对特定处理器的函数实现........22 
其他编译器优化..........23 
软件分析的类型................24 
性能监测.............25 
VTune性能分析器...........25 
采样.............26 
调用图分析.........27 
Intel编译器Codecov分析器..........28 
Microsoft Visual C++分析器............29 
采样与插桩型分析器的比较...........30 
尝试、错误、判断力与耐心...........31 
要点.............32 
第4章 热点.............34 
什么因素导致热点和冷点?.............36 
不仅仅是时间...........36 
均匀执行与没有热点..........37 
要点.............39 
第5章 处理器体系结构..........41 
功能模块.............42 
要两个汉堡!................43 
取指与译码.........45 
指令执行............47 
退出.............50 
寄存器和内存...........50 
要点.............52 
第二部分 性能相关问题（主菜） 
第6章 算法.............55 
计算复杂度..........55 
指令选择.............56 
数据相关与指令并行..........61 
内存需求.............63 
并行算法.............64 
算法的通用性............65 
检测算法问题............65 
要点.............69 
第7章 分支.............72 
找到关键的预测错误的分支...........74 
第一步：找到预测错误的分支..........74 
第二步：找到耗时的热点............75 
第三步：确定预测错误的分支的比率..........76 
最后的全面检查..........77 
分支的不同类型................78 
使分支更容易被预测..........80 
使用CMOV移除分支.............81 
使用标志移除分支...........83 
使用min/max指令移除分支...........84 
通过额外工作去除分支...........85 
要点.............86 
第8章 内存.............88 
内存概览.............89 
主存和虚拟内存..........89 
处理器缓存.........90 
缓存细节.............92 
硬件预取.............93 
软件预取.............94 
不通过缓存写数据：非临时性写...............95 
影响内存性能的问题..........96 
强制缓存载入..............96 
容量缓存载入..............97 
冲突缓存载入..............97 
缓存效率............98 
存储转发............99 
数据对齐..........100 
编译器和数据对齐.............101 
软件预取..........102 
检测内存问题.........103 
找到页缺失................104 
找到存储转发问题.............106 
找到L1缓存缺失........106 
理解潜在的改进........108 
修复内存问题.........109 
要点...........115 
第9章 循环.............117 
数据相关.............118 
循环分配和融合..............120 
循环剥离.............122 
循环展开与合并..............123 
循环交换.............126 
循环不变计算.........128 
循环不变分支.........128 
循环不变结果.........129 
要点...........130 
第10章 慢操作............132 
慢指令...............132 
查找表...............134 
系统调用.............137 
系统空闲进程.........140 
要点...........143 
第11章 浮点...........145 
数值异常.............145 
清零和非格式化到零........148 
精度...........149 
打包和标量模式..............152 
浮点到整数的转换，取整.............153 
下界和上界函数..............154 
浮点操作技巧..........154 
浮点类型到整型的转换..............155 
平方根.........155 
倒数平方根................155 
要点...........156 
第12章 SIMD技术.............158 
SIMD技术介绍...............159 
MMX™技术..............159 
SIMD流扩展.............160 
使用SIMD技术..............161 
自动矢量化................162 
C++类库...........163 
Intrinsics...........164 
嵌入汇编语言............165 
四种方法的优缺点.............166 
SIMD技术的考虑事项..........167 
决定何处使用SIMD技术..........167 
内存对齐...........167 
数据布局...........169 
选择合适的打包数据类型..........171 
SIMD和x87 FPU计算的兼容性..............173 
要点..........173 
第13章 自动矢量化...........176 
矢量化相关的编译开关.........176 
常用的编译开关........176 
编译开关使用示例.............179 
矢量化相关的编译提示.........180 
常用的编译提示........180 
编译提示使用示例.............185 
矢量化指南........186 
设计与实现的考虑.............187 
矢量化诊断的使用.............189 
别名与负面影响的最小化..........192 
编程风格..........196 
目标体系结构............197 
要点...........200 
第14章 面向处理器的特殊优化............202 
32位Intel体系结构.........202 
Pentium M处理器..........204 
一级指令缓存.........205 
指令译码.............206 
指令延迟.............207 
指令集...............208 
浮点控制寄存器..............208 
MXCSR状态寄存器.........209 
一级数据缓存.........209 
内存预取.............209 
处理器事件........210 
部分寄存器延迟..............210 
部分标志延迟.........212 
暂停指令.............212 
要点...........213 
第15章 多处理技术介绍...........214 
并行程序设计..........215 
线程管理.............217 
使用OpenMP高层线程化†........217 
低层线程...........220 
线程化的目标..........220 
线程化的相关问题.........222 
Intel编译器与线程工具.........225 
要点...........226 
第16章 OpenMP多线程..........228 
OpenMP的关键要素........228 
多线程执行模型........232 
OpenMP的存储模型.........234 
OpenMP的限制........238 
编译OpenMP程序.........239 
自动并行化........241 
线程化指南........244 
要点...........246 
第17章 任务队列和OpenMP的高等应用专题..........249 
任务队列—Intel对OpenMP的扩展.........249 
任务队列执行模型.............249 
任务队列和任务结构.........252 
线程化N皇后问题：一个实例研究........255 
线程级流水线并行.........260 
开发嵌套式并行性.........263 
多级并行.............267 
线程绑定研究.........269 
理解循环调度.........271 
要点...........274 
第三部分 设计和应用优化（甜点） 
第18章 实例研究：线程化视频编码器..........279 
H.264视频编码器的初始性能...........279 
H.264视频编码器的并行化..........280 
任务和数据划分........281 
切片级并行性............282 
帧级并行..........283 
基于两个切片队列的实现..........284 
基于任务队列模型的实现..........285 
性能...........288 
速度提高与压缩效率间的折衷........288 
在支持HT技术的多处理器上的性能.........290 
性能的理解........291 
多线程的额外开销.........294 
进一步的性能调试.........295 
线程化总结........296 
要点...........297 
第19章 针对性能的设计...........298 
数据移动.............299 
内存与并行性.........299 
设计过程中的性能实验.........300 
算法...........301 
要点...........303 
第20章 综合：基本的优化................306 
采摘低处的果实..............306 
应用...........307 
相关资料.............309 
Benchmark.........309 
Benchmark结果的理解..........310 
浮点到长整型转换的改进.............310 
算法的并行化..........312 
采用自动矢量化..............313 
基于Intrinsics的指令级并行........314 
优化总结.............315 
要点...........316 
第21章 综合：最后的百分之十............318 
最快的速度........318 
更高的SIMD效率.........320 
最终的优化........323 
优化总结.............324 
要点...........325 
参考文献...........326 
索引............332

序言/前言

译 者 序
随着计算机和网络技术的发展，应用软件变得越发复杂，并深入到社会的每个角落。然而，在不断丰富软件功能的同时，软件性能的优化也日益受到人们的重视。软件运行速度是软件性能的一个重要指标。虽然现在计算机的硬件性能越来越好，价格也日益降低，但运行速度过慢的软件依然无法满足用户对于实时处理的需求。对于软件开发人员来说，掌握软件优化技术是十分有用的。通过有效调整算法和数据结构，使用优化编译选项和并行等优化技术，也可以使软件的运行速度在已有的机器上提高几十倍乃至几千倍。
软件优化技术涉及计算机的各个方面、各个层次，如程序设计语言、数据结构、算法设计与分析、编译技术、操作系统、体系结构、微处理器技术、并行计算等方面。软件开发人员是否可以通过一本书的学习，在较短时间内掌握软件优化的技术？《软件优化技术》就是这样一本能够帮助软件开发人员大幅度提高软件运行速度的有用书籍。本书内容全面、注重实践和实用性强等特点使其成为了Intel出版社最畅销的书籍之一。根据英文版的读者反馈意见，本书填补了软件优化的初级课本与解决专门Intel?架构的高级手册之间的空白。
本书由Intel公司该领域的四位资深专家合著，共21章，从各个方面向我们展示了如何进行软件优化，包括算法、内存访问、分支预测、自动矢量化、SIMD指令、多线程和浮点计算等。作者通过深入浅出的语言，大量的类比和示例，向读者介绍了Intel扩展内存64位技术（Intel EM64T）、多核处理技术、超线程技术、OpenMP+等最新技术；引导我们使用Benchmark、软件工具、编译器开关和代码优化，在Intel处理器平台上充分利用硬件与软件资源来实现高速度的软件。对于这本内容丰富、注重实践的畅销书，我们有理由相信它的中文版一定会成为中国广大软件开发人员的良师益友。
本书英文版原名《The Software Optimization Cookbook》让人联想到，这是一本指导读者按照一定步骤和方法进行软件优化的“菜谱”。本书作者将软件优化类比为高效的快餐馆，软件发挥最大性能的本质就是要使处理器的每个部件都繁忙不停地工作，例如：餐馆为了提高工作效率，经常预先准备好一些食物备用（预先计算），将经常需要的原料放在离工作台最近的位置上（缓存），多个厨师共同制作一种食品或完成一种食物的不同工序（多核，并行）。另外，书中还提供了不少有趣的西式菜谱。在了解最新技术以提高应用性能之余，喜欢烹饪的读者还能从中体会到烹饪的乐趣。
本书的前言、第1章到第12章由王涛翻译。第12章到第21章和索引由单久龙翻译。孙广中、王涛和单久龙负责修改和整理全稿。对于本书的出版我们首先要感谢电子工业出版社的郭立老师和Intel出版社的胡燕老师，是她们的努力促成了本书的顺利翻译并迅速出版，使中国读者能够通过本书了解Intel更多的先进技术，更好地进行软件优化。同时，我们也特别感谢英特尔公司的郭胜、丛杨、刘嘉骥、廖世伟、Xinmin Tian，英特尔中国研究中心的栗强、李文龙、陈玉荣、张益民和中国科学技术大学的黎鹤、苗乾坤，他们在本书的翻译和审校过程中给予了很多热心的支持和技术上的帮助。
在翻译过程中，我们力求忠实、准确地把握原著，同时保留原著的风格。但由于译者水平有限以及时间仓促，书中难免有错误和不准确之处，恳请广大读者批评指正。

王  涛  单久龙  孙广中
2007 年2月
于英特尔（中国）研究中心 北京

前    言
《软件优化技术》是Intel出版社最畅销的书籍之一。读者反馈表明，本书填补了软件优化的初级课本与解决专门Intel?架构的高级手册之间的空白。随着Intel扩展内存64位技术（Intel EM64T）、多核处理技术、超线程技术、OpenMP?和多媒体扩展技术的流行，该书第1版的内容显得有些陈旧。因此，Intel出版社邀请另外三位Intel专家与原作者一起扩展、更新形成了本书的第2版。
《软件优化技术》第2版提供了在Intel平台上部署高性能应用的最新技术。作者通过简单的解释和示例，向你展示了如何解决具有算法、内存访问、分支预测、自动矢量化、SIMD指令、多线程和浮点计算等内容的性能相关问题。软件开发者可以从中学习如何利用Intel EM64T、多核处理技术、超线程技术、OpenMP和多媒体扩展技术进行软件优化。这本书引导你通过使用软件工具、编译器开关和代码优化，高效地改善基于Intel平台的应用性能。想要了解最新技术以提高应用性能和想提高编码技巧的软件开发者均可以从本书中受益。
   致谢
感谢对本书、Intel 编译器和性能分析工具作出贡献的每一个人。对下面这些人的努力要表示特别的感谢：Zia Ansari, Pete Baker, Mitch Bodart, Christopher Bord, Mark Buxton, Ryan Carlson, Yen-Kuang Chen, Joshua Chia, Martyn Corden, Robert Cox, William E. Damon III, Max J. Domeika, Milind Girkar, Koby Gottlieb, Grant Haab, Mohammad Haghighat, Jay Hoeflinger, John Holm, Alexander Isaev, Michael Julier, Wei Li, Christopher Lishka, Diana King, Knud Kirkegaard, David Kreitzer, Tim Mattson, Eric Moore, Dan Macri, Andrey Naraikin, Kannan Narayanan, Clark Nelson, John Ng, Paul Peterson, Michael Ross, Hideki Saito, Sanjiv Shah, Ernesto Su, Sara Sarmiento, William Savage, Dale Schouten, David Sehr, Ronak Singhal, Kevin J. Smith, Stacey Smith, Craig Stoller, Bob Valentine和Ronen Zohar. 
特别感谢为本书提供反馈意见的审阅者：原Intel公司的Tim Carver，GE Global Research的Walt Dixon，澳大利亚Scandpower Petroleum Technology公司的Lars Petter Endresent,，联邦邮政服务的James H. Hill，Jeppesen/Boeing公司的Brian Kennedy, Zeesoft公司的Jitendra Maheshwari，康萨斯大学自然历史博物馆的Kevin Ruland和佛罗里达州立大学的Robert van Engelen。
在写作过程中，Intel出版社给予了大力帮助。我们要特别感谢编辑David Spencer 和内容架构师Stuart Goldstein，他们在本书出版的全过程中给予了热心的关怀和专业的指导。
   读者也能够给予帮助
为了出版本书，作者在原书第1版的基础上更新了其中的大部分内容。特别是，Richard Gerber更新整理了全书。Aart Bik更新了第2章、第9章和第12章并增加了第13章自动矢量化。Kevin Smith更新了第3到第8章、第10章、第11章和第14章。Xinmin Tian更新了第15章并增加了关于OpenMP并行化的第16章、第17章和第18章。
尽管付出了很多努力，我们仍然渴望不断更新本书的内容。我们喜欢听到读者的问题和要求，以帮助大家正确理解本书的内容。在本书的网站：www.intel.com/ intelpress/swcb2，我们提供了联系方式、勘误表和其他相关的资料。
Richard Gerber	Kevin B. Smith
Aart J. C. Bik	Xinmin Tian

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