Hisa Andoのレビュー一覧

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

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

［増補改訂］GPUを支える技術――超並列ハードウェアの快進撃［技術基礎］

グラフィックス表現において重要となるプログラマブルシェーダ技術の誕生。三種の神器である法線マッピング、動的影生成、HDRレンダリング。CPUとGPUの接続点のPCI Expressの話や、CPUやGPUなどの電子回路内の半導体に宇宙線の中性子が衝突することでエラーが生じるメカニズムなど非常に面白かった。計算精度への要件は科学技術計算では厳しく、DLでは緩い。SIMT方式での条件分岐を表現するプレディケート実行は、条件成立も不成立も両方分の実行時間を要してしまう。(GPUに限らないが)DRAMはパストランジスタOFFでも漏れ電流で記憶キャパシタの電荷が減るから数ms周期で全ビット読み出し→再書き込み(リフレッシュ)しないといけない。PCI Expressは2年前に買ったGPUサーバではGen3/4が入ってた気がするが、今は既にGen7の仕様策定フェーズに入ってる模様。およそ2年サイクルのGen更新毎にCPU-GPU間伝送速度2倍は早い気がするがGPUの伸びに比べると遅い。

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

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。

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

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。

コンピュータアーキテクチャ技術入門 ――高速化の追求×消費電力の壁

なんとなく見た目から気軽な気持ちで読み始めたが、なかなかどうして骨太な内容でとても勉強になった。
扱ってる内容はとても幅広いが、内容は浅すぎず、ハードに疎い自分のようなソフト屋さんが一般教養を身につけるにはとても良い本だと思う。

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

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。

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

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)

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

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。

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

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

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

現在のプロセッサに使用されている機能をわかりやすく解説している。
プロセッサを効率的に使いたいプログラマを対象とすると書いてあるため、一見したところOSやコンパイラの開発者をはじめとした、ハードに近い人たちを対象としているかのように感じてしまう。
しかし、アプリケーション側のソフトウェアを作る人から見たらブラックボックスである、プロセッサの内部処理を簡潔に説明しているこの本は、1度読むのに値するものである。
様々なプロセッサの機能を簡易サンプルコード付きで説明しているため、効率を考えたソフトウェアの実装を行いたい場合、どのようなソースコードを書けばよいのか、ヒントを与えてくれている点も高評価のポイントである。

私は、この本の良いところが、過去のプロセッサにまつわるトピックだけではなく、新たなトピックや、現時点での問題点も示してくれているため、プロセッサ業界の現状を知れる点にあると考える。
特にGPGPUは最近注目されている分野だけあり、一気に読んでしまった。
しかしこの本の内容も、時が経つにつれ古い情報となってしまう感じはするので、現在のプロセッサ環境を手っ取り早く知りたい方は、是非とも読んでみよう。

ところで、この本の題名はプロセッサ「を支える技術」となっている。
実際にプロセッサだけの話題ではなく、メモリやその他IO、暗号化、マルチメディア処理、仮想化についても触れ、まさに支える技術一通りを教えてくれる本であった。

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

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。

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

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。

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

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。

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

全体的な歴史や、GPGPUなどについても言及しつつ、IntelのIA32のアーキテクチャを中心に現在のマイクロプロセッサの諸技術について解説している。

本書はマイクロプロセッサ技術者というよりも、マイクロプロセッサを使う側、IT Proやプログラマ、PCの自作を行うユーザーが、プロセッサメーカーやサーバーメーカーが発表する技術資料や、インストラクションマニュアルを含む各種マニュアル類を理解するための入門書的な位置づけの一冊だともいえると思う。

もはや、本書に書かれている内容を一切知らなくてもプログラミングは可能な時代にはあるが、システム開発として、ハードウェア全体の構成設計や、基幹となるソフトウェアアーキテクチャの設計において、特に非機能要件といわれるような性能や品質の設計においては、プロセッサの特性やその機能を理解しておくことは今もって必須だと思うので、コードを書くために使われる人ではなく、自らシステムを作っていくプログラマを目指す人にも本書をぜひ手に取ってほしいと思う。

［増補改訂］GPUを支える技術――超並列ハードウェアの快進撃［技術基礎］

GPGPUというよりグラフィックスまわりの知識が増強できました。ただ、広い話題があって面白かったです。一度で全ては理解できないので、必要な時に参照できる形で手元に置いておこうと思います。

コンピュータアーキテクチャ技術入門 ――高速化の追求×消費電力の壁

だいぶ前に買って積読していました。自作PCを初めてやって、ハードウェアに興味が湧いたので読んでみました。曖昧さがなく簡潔でわかりやすく、本当に理解している著者がかくまとまった専門書で、値段以上の価値があることを再認識しました。CPUのマルチコア化や動作周波数の向上や、電気的な仕組みとそこにある消費電力とのトレードオフがおもしろかったです。メモリやストレージなどもそうですが、「何が難しくて、いまどうなっているか」が書かれているのがとても読みやすかったです。かなり濃厚なのでひとまずさらっと目を通すだけしかしていませんが、次にパーツを買うときには改めて部分的にでも読んで理解したいと思いました。初版が2014年でやや古いところがあったので、来年あたりに新版が出るのを期待します。

コンピュータアーキテクチャ技術入門 ――高速化の追求×消費電力の壁

わかりやすい(と思う)。
章構成が巧みで、前の章で理解した内容が前提になる箇所はなるべく近くに置かれている感じで、あれ、なんだっけ？みたいのはあまりなかった(と思う)。
個人的な興味がマッチしていたのも要因か。

GPUを支える技術 ――超並列ハードウェアの快進撃［技術基礎］

本書は2017に発行されたものだから最新の動向は載ってないが、GPUは高メモリバンド幅だけどメモリサイズはCPUより小さい。一度にたくさんデータを処理できるけど置いてはおけないみたいな感じかな。
内容所々理解不能だったけどGPUのハードからソフトまで広く書かれていたのは良かった。

GPUを支える技術 ――超並列ハードウェアの快進撃［技術基礎］

技術評論社の『GPUを支える技術』読んでるんだけど、めっちゃ楽しいんだけど、4章のアーキテクチャの部分わからないー。パタヘネ続き読んでから読むと楽しそう。「ディープラーニング部分正確ではない」みたいなレビューを見たけど、主眼はハードウェア理解なのでぼくとしてはヨシ。

にしてもいままでGPUって「なんかよくわからんけど科学計算つよくてポリゴンとかピクセルとかめっちゃ描画できるサムシング」という認識だったんだけど、この本読んでると計算機なんだなあと認識変わってきた。GPUで動かすためのバイナリや機械語、とか考えたことなかった。精々GLSLかSPIR-Vくらい。

GPUを支える技術 ――超並列ハードウェアの快進撃［技術基礎］

GPUのハードウェアとしての解説が大変参考になった。
- 単精度浮動小数点演算が何並列で動くのか
- メモリ階層と、それぞれのアクセスコストの目安
- これらをソフトウェア視点でどのように制御するのか
について、仕組みとして理解することができた。

ARMやx86などの汎用プロセッサについての基本的な知識があれば、それと比較してのGPUのハードウェアとしての特徴を良く理解できると思う。

本書はCUDAのプログラミングガイドではないので、実際にソフト開発を行うためには、別途、他の情報を参照する必要があるが、性能やボトルネックになる点については、触れられており、参考になる。

反面、実際の活用事例であるディープラーニングの解説は、おまけ程度の記載。
というか説明を端折り過ぎていて、誤解を生じかねないと思う。
たとえば、「ミニバッチ」の説明が学習動作ではなく、推論動作のところに書かれていたりとか（２５３ページ）。

GPUを演算ハードウェアとして捉え、CUDAなどを利用して有効活用しようと検討している人にとっては、良書。
また、前半のビデオアクセラレータとしてのGPUの解説も面白かった。