プロセッサを支える技術 ― 果てしなくスピードを追求する世界

HisaAndo

わずか60年余りで，200万倍もの演算性能向上を遂げたプロセッサ。システムの全体性能を左右する小さなチップには，どのような技術が搭載されているのでしょうか。
本書では，コンピュータアーキテクチャの基本からスタートし，プロセッサのしくみ/働き，高速化を実現した応用技術，旬の64ビットCPUの内部構造まで徹底解説。合わせて，プロセッサの実力を引き出すためのプログラミングテクニックも盛り込みました。マルチコア化，スレッド，GPGPU（General Purpose GPU）/超並列処理，仮想化機構，省エネなど注目のキーワードを押さえ，プロセッサを核に，コンピューティングの今をコンパクトにまとめた1冊です。
WEB+DB PRESS plusシリーズ初，ハードウェアを題材に，先端プロセッサ開発歴40年の著者による全編書き下ろしでお届けします。

• カテゴリ: ビジネス・実用
• ジャンル: IT・コンピュータ / OS
• 出版社: 技術評論社
• タイトル: プロセッサを支える技術 ― 果てしなくスピードを追求する世界
• タイトルID: 562700
• ページ数: 400ページ
• 電子版発売日: 2018年11月14日
• コンテンツ形式: EPUB
• サイズ(目安): 36MB

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eb+DB Press Plus
プロセッサを支える技術
果てしなくスピードを追求する世界
著：Hisa Ando
出版社：技術評論社

コンピュータは速くて、計算結果があっていて、壊れないでしっかり動いてくれればいいのですが、その中心となる、マイクロプロセッサの解説書です

もともと、モトローラの6809や、αチップが好きだったのですが、残念ながら淘汰されました。

2011年までですが、Intel i7,Intel Xeon5600,NVIDIA GPUをカバーしています

気になったのは、以下です。

ノースブリッジ　メモリに割り付けられたアドレス
サウスブリッジ　各ＩＯ機器に割り付けられたアドレス
　割り込みとＩ／Ｏの固定アドレスが決まっているんでした

ムーアの法則

性能向上　クロック向上、並列処理、機能拡張

ビックエンディアンと、リトルエンディアン

アドレス空間　３２ビットと、６４ビット

ノイマン型コンピュータ　プログラム内蔵型コンピュータ
仮想記憶
マルチプロセス
ＲＩＳＣとＣＩＳＣ　単純な機械語、ニーモニック
キャッシュ（１次、２次、３次）とメモリ、仮想メモリ
スーパスカラーと、ベクトル処理

マルチコア
　ＭＰＵの中に複数のプロセッサがある⇒　８コア　とか
マルチプロセッサ
　１つのサーバシステムに複数のプロセッサがある　４ＣＰＵ（１ＣＰＵ：８コア、合計３２コア）
クラスタシステム
　システムに複数のサーバがある、クラスタ（疎結合）

パイプライン
　１命令で複数の処理を行う

キャッシュとメモリの制御ロジック　ＬＲＵ
　一番古いメモリセットを追い出す

ＧＰＵ　グラフィックプロセッサ、ＡＩ専用のプロセッサの登場、ＣＰＵと併用

マルチプログラミング　ページング、ページサイズの調整

割り込み処理　物理アドレス　ポーリング

仮想化

ｘ８６プロセッサから、ｉＣｏｒｅへ

マルチコア間のメモリ制御　４階層ページテーブル

仮想マシン　仮想ＴＬＢ方式　ＶＭＭ

マルチスレッド
　ＶＭＴ　複数のスレッドを切り替えて実行
　ＳＭＴ　複数のスレッドの命令を混ぜて実行

マルチプロセッサシステム
　８コアプロセッサのチップ実装（Intel Xeon 7500)

ロードインバランス　ＣＰＵ内部の負荷分散ロジック

分散メモリシステム　メモリＤＩＭＭのグループ化

目次

本書について
本書の構成

第1章　プロセッサとコンピュータシステムの基礎

1.1コンピュータの構造
1.2　コンピュータの高速化を支える半導体技術
1.3　コンピュータとデータの表現
1.4　プロセッサと命令
1.5　機械命令プログラムの作り方
1.6　まとめ

第2章　プロセッサの変遷

2.1　コンピュータ以前の計算装置
2.2　初期の電子式コンピュータ
2.3　プロセッサを構成する素子の変遷
2.4　命令アーキテクチャの変遷
2.5　マイクロアーキテクチャの発展
2.6　用途が広がるプロセッサ
2.7　まとめ

第3章　［詳説］プログラマのためのプロセッサアーキテクチャ

3.1　マイクロアーキテクチャを支える技術
3.2　プロセッサの利用範囲を広げるアーキテクチャ拡張
3.3　x86 Nehalemアーキテクチャのプロセッサ
3.4　まとめ

第4章　仮想化サポート

4.1仮想化の目的、メリット／デメリット
4.2　仮想化を実現するために
4.3　仮想化をサポートするハードウェア機構
4.4　まとめ

第5章　マルチプロセッサの出現と普及

5.1　マルチスレッドプロセッサ
5.2　マルチプロセッサシステム
5.3　まとめ

第6章　プロセッサ周辺技術

6.1　メインメモリ技術
6.2　入出力装置の接続
6.3　まとめ

第7章　GPGPUと超並列処理

7.1　GPGPUのしくみ
7.2　GPGPUプログラミング
7.3　まとめ

第8章　今後のプロセッサはどうなっていくのか？

8.1　消費電力がすべてを支配する
8.2　より高性能へ、より多くの機能を
8.3　より高信頼で安全なプロセッサ設計
8.4　今後のプロセッサの方向性とは？
8.5　まとめ

索引

ISBN：9784774145211
判型：A5
ページ数：400ページ
定価：2580円（本体）
2011年01月25日初版第1刷発行

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既に発売から10年が経過しているが、プロセッサに関わる技術の分かりやすい本としては今でも良本と呼べると思う。
さすがにNehalemの細かい記載は懐かしいが、メモリ周りから仮想化まで、非常に詳細かつ分かりやすい。
内容的には、情報処理試験で学ぶこととかなり重複するが、ここまで分かりやすく説明してくれる試験用教科書は無いと思う。

私の本業に係わることも有り、星5つの評価としておく。

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1章 プロセッサとコンピュータシステムの基礎
　コンピュータを構成する主要素を説明
　　・プロセッサ
　　・メモリ
　　・入出力装置
2章 プロセッサの変遷
　省略
3章 プログラマのためのプロセッサアーキテクチャ
　マイクロアーキテクチャ
　　パイプライン
　　キャシュ
　　　速度低下を引き起こすスラッシングの対策など
　　RISCとCISC
　　演算器の高速化
　　　分岐予測
　プロセッサの利用範囲を広げるアーキテクチャ
　　・仮想化
　x86 Nehalemアーキテクチャのプロセッサ
　　x86の詳細説明
4章 仮想化サポート
　ユーザーの分割、サーバー稼働率の向上に寄与する仮想化について説明
5章 マルチプロセッサの出現と普及
　まずはスレッド、マルチスレッドについて、マルチプロセッサについての説明があった。　
6章 プロセッサ周辺技術
　メインメモリ
　入出力装置の接続（PCIバス）
7章 GPGPUと超並列処理
　GPUの概略説明と必要性、画像処理から超並列処理への遷移
8章 今後のプロセッサはどうなっていくのか？
　すべては熱（消費電力）が支配する

プロセッサの中身を知っておくと高速に処理できるプログラムを書ける。

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技術評論社WEB+DB PRESS plusシリーズの本はどれもしっかりと作ってあるという印象を受ける。それは著者をしっかりと選んでいるからだろうと思う。本書もこれだけの内容を単著者で書かれている。おそらくは、この世界でも経験が豊富で有名な方なんだろう。

プロセッサを"支える"技術というタイトルからも分かるようにそのカバーする範囲は非常に広い。
非常に基本的なプロセッサ理論から、その開発の歴史、メモリなどの周辺技術、仮想化やマルチコアプロセッサ、GPGPUなどの最新動向、などカバーされている。

すべてを理解することできないが、内容の深さやバランスなど優れた解説書。高く評価できる。

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尊敬する同期I君の紹介。
「プロセッサを支える技術」というタイトルから、なんとなくCPUの内部設計に関する話を想像していたのだが、それだけではなく、メモリやGPUなどと強調していかに効率よく処理をするかという工夫が歴史に基づいた形で紹介されている。
キャッシュのしくみなどアプリケーションプログラムの設計と共通するところもあり、非常に参考になった。
また、意外な効用としてハードよりの人が書くコードの名前はよくわからなかったのだが、意味がわかるようになった(invalidとか)

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計算機に携わるらしき人々は概要だけでも知っておくべきである事が綺麗で丁寧にある程度きっちりと書いてある。計算機に関わるすべての人への入門書、と言ったところ。良書。また、中盤～終盤のやや具体的な技術解説やGPUまで言葉のみならずしっかりと紹介した今後のプロセッサ技術などにも丁寧に触れ続けており、プロセッサ全般についての広い知識を補える点で中級者以上にもオススメしたい。

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CPU がどの様に動作するのか解説。効率よく処理するためのメモリ制御や、コーティングの方法、メモリ領域の宣言の仕方など。マルチスレッドの解説も

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現代的で素晴しいコンピュータ・アーキテクチャのテキスト。コンピュータ・アーキテクチャの基礎から、仮想化支援機構、マルチコア、GPGPU といった最新の話題まで手広く網羅する。さすがにこれだけ豊富な内容で A5版 380ページでは個々の説明が簡略になるのはやむを得ないが、非常に適切に簡略化されているので、解説が端折られている箇所はほとんどない。行間を読むのが練習問題と思えば丁度良いくらい。

ところどころに差し込まれる early and evil optimization code はいかがなものかと思うが、これは編集者の方針なのかなぁ。WebDB Press はソフトウェアの雑誌だから…。

パターソン&ヘネシーばりの大型本にして、英語でリライトしていただければ、世界中で読まれる著名な教科書になることは間違いないくらいの名著。久しぶりに素晴しい技術書を読んだ。

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かなり詳細で専門的なところもあるが、文章が丁寧で新しい技術情報も取り扱ってくれているので興味深く読めた。
一部理解しきれないところもあったのでまた時間があったら再読してみたいと思う。

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CPUがどのように進化してきたかを丁寧に解説している良書。
プログラマ向けにどのような店に注意すべきかも書かれているので、多くのプログラマに読んでもらいたいと思う本でした。