| 书名： | 鲲鹏处理器架构与编程（华为智能计算技术丛书） |
| 出版社： | 清华大学出版社 |
| 出版日期 | 2020 |
| ISBN号： | 9787302562689 |
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| 华为海思设计的鲲鹏（Kunpeng）920系列芯片是兼容ARMv8A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ARMv8A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。 |
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| 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年获国家级教学成果二等奖，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。 |
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| 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 |
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| 第1章服务器与处理器00 1.1服务器体系结构00 1.1.1服务器的分类00 1.1.2服务器的性能评价00 1.1.3服务器的可靠性与管理0 1.2服务器处理器0 1.2.1高性能处理器的并行组织结构0 1.2.2英特尔处理器体系结构0 1.2.3ARM处理器体系结构0 1.3服务器技术基础0 1.3.1高性能处理器的存储器组织与片上互连0 1.3.2内存顺序模型与内存屏障0 1.3.3服务器虚拟化技术0 1.3.4PCI Express总线0 第2章ARMv8A体系结构0 2.1ARMv8A处理单元的核心架构0 2.1.1ARMv8A架构的处理器运行模式0 2.1.2ARMv8A架构的寄存器0 2.1.3ARMv8A架构的异常与中断0 2.2ARMv8A处理单元的存储系统架构0 2.2.1ARMv8A架构的内存模型0 2.2.2ARM架构的系统存储管理单元0 2.3ARMv8A架构的服务器特性 2.3.1ARMv8A的服务器架构标准化 2.3.2ARMv8A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
3.1.3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 200服务器的组成与逻辑结构 3.4.2TaiShan 200服务器的RAS技术 3.4.3TaiShan 200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 |
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| “北冥有鱼，其名为鲲。鲲之大，不知其几千里也。化而为鸟，其名为鹏。鹏之背，不知其几千里也； 怒而飞，其翼若垂天之云。 是鸟也，海运则将徙于南冥。南冥者，天池也。” 而成的华夏上古神兽“鲲鹏”作为其芯片产品的名称，足以看出其中“鲲鹏展翅”的宏图大志。 Intelligence，AI）芯片、固态硬盘（Solid State Drive，SSD）控制芯片、智能融合网络芯片及智能管理芯片等，形成一个强大的 支持计算、存储、传输、管理和人工智能的芯片家族。从其命名方式就可以看出来，鲲鹏920处理器片上系统是这个芯片家族的核心 之一。 键的部件。鲲鹏920处理器片上系统系列就是华为公司打造的通用计算平台的核心。作者在高校讲授“计算机组成原理”“嵌入式系 统”“软硬件协同设计”等课程多年，并与相关企业合作开发应用产品，其间接触到x86、PowerPC、ARM、MIPS等多种处理器体系结 构，也亲眼看见了这些年来处理器架构的变化与纷争。最近三四十年，计算机系统的核心应用场景经历了从2000年之前的桌面互联到 2000年之后的移动互联的变换，正在向万物互联演进。当前应用的创新速度越来越快，应用的种类和数量越来越多，移动终端配合边 缘计算与云计算的“端边云”协同方式逐渐成为主流的计算模式，智能创新对计算平台提出了新挑战。正是在这一背景下，自 2018年开始，全球众多的处理器厂商推出了基于ARM架构的服务器处理器，向占据统治地位的英特尔处理器架构发起了第三次冲锋。 在移动计算和嵌入式环境中占据主导地位的ARM架构处理器可以高效实现“端边云”全场景同构互联与协同，并有效降低数据中 心的综合运营成本，对基于ARM架构处理器的服务器也提供了更高的并发处理效率和更开放的生态系统与多元化的市场供应，完全可 以在运算密集的服务器市场上成为特定应用领域的合理选择。 为鲲鹏的人会误以为这是又一款高性能的移动计算处理器。事实上，鲲鹏920处理器片上系统不仅是通用计算机的处理器，而且其主 要应用领域是面向服务器市场的。由于华为海思完全自主设计的鲲鹏920处理器片上系统与高性能64位处理器的ARMv8A架构完全兼 容，因而可以充分利用成熟的ARM生态环境，同时向用户提供华为的创新技术。也正是因为保持与主流处理器架构的兼容性，鲲鹏920 处理器片上系统的用户可以很方便地利用通用的软件解决方案，并通过软件调优最大限度地优化其应用程序。期望本书能够为读者全 面了解和应用鲲鹏920处理器片上系统提供帮助。
对服务器的体系结构与核心技术有基本认知。第2章总结了ARMv8A处理器架构的逻辑组成及其关键特性，以便为读者深入理解鲲鹏 920处理器片上系统打下基础。第3章是本书的核心内容之一，向读者全面展示鲲鹏920处理器片上系统的组织结构、处理器内核架构 及基于鲲鹏920处理器片上系统的TaiShan服务器的整体优势。第4章介绍鲲鹏的软件生态和构架，是基于鲲鹏920处理器片上系统的应 用工程师和调优工程师需要重点关注的内容。为帮助读者尽快实现向鲲鹏架构的迁移，本书最后一章给出了鲲鹏920处理器片上系统 软件安装、配置与加速器设计的应用实例。期望更进一步了解和应用鲲鹏920处理器片上系统的读者可以从本书附录A中了解鲲鹏社区 、鲲鹏开发套件、鲲鹏开发者系列课程和鲲鹏应用开发者认证计划等相关信息。 的架构规范文档或用户手册，也不可能涵盖ARMv8A架构和鲲鹏920处理器片上系统的全部细节，只能为读者深入理解高性能服务器 处理器的整体结构提供一点帮助。有需要的读者可以参阅ARM开发者网站和华为公司的网站获取丰富的参考材料和电子资源。 供了大量资源和支持。华为公司的有关专家和工程技术人员对全书的整体结构和内容选择提出了宝贵意见，并审阅了全书的初稿。清 华大学出版社首席策划盛东亮老师提出了诸多有益的建议，编辑钟志芳老师花费大量心血仔细校阅了全书稿件。在此，作者表示衷心 感谢。 作者和相关机构表示感谢。 2020年注定不是一个普通的年份。对于全球近两百个国家的75亿人而言，这场突如其来的疫情改变了多少人的生活与工作方式，又让 多少人感受到无助与迷茫？而在中国的信息通信领域里，“华为”无疑成了焦点。无论是普通的手机用户还是信息通信技术的专业人 士，似乎都在思考着同样的一个问题： 在被极端打压的环境下，华为还能够“化鲲为鹏”，展翅高飞吗？ 2020年上半年，在被疫情 困在家中的日子里，作者在网上授课之余匆匆完成本书的编写，也期望为华为出一点点微薄之力。毫无疑问，鲲鹏并不是完美的作品 ，也许存在bug，也面临着强大的对手。它需要经历市场的不断打磨，也需要不断修补漏洞和升级改进。我们需要给它一点点宽容， 也留下期待。在这二十年中，我们见证了很多品牌的起起落落，那么多国际知名企业倒下去了，华为也经历了风风雨雨，我们期待鲲 鹏展翅，期待华为凤凰涅槃。 作者 2020年6月于北京 |
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