プログラマーのためのCPU入門 CPUは如何にしてソフトウェアを高速に実行するか の商品レビュー

Takenobu Tani(著者)

2024/09/24

輪読会ネタ。
プログラマーのための、とタイトルにあるとおり、
ソフトウェアエンジニアが読んで理解しやすい内容になっている。
特に、章ごとにソフトウェアができることがなにか？と、実際にその章で紹介したCPUの仕組みを感じ取れるプログラム例を紹介してくれているのが、とてもよい。

学びが多い分読むのにも時間がかかったが、いい本だった。

以下、読書メモ。
https://github.com/takeoverjp/booklog/blob/main/cpu_for_programmer.md

2024/08/18

本全体がCPUの性能を中心にして展開されていくので話が一貫しており、どの章も目的がハッキリと理解できて読みやすかった。

最初に一番簡単な形のCPUの概要を説明し、さらに処理を高密度化し効率化したものを紹介していくが、この高密度化がデータの依存関係や分岐、IO、割り込みなどの機能と合わさった時に、様々な問題や低速化をもたらすことが理解できた。
さらに、マルチプロセッサになった時、マルチプロセッサ特有の問題が起こり、それはどのような理由で起きるのかが自然な流れで理解できた。

2023/06/28

ラムダ・ノートからの技術書。副題は「CPUは如何にしてソフトウエアを高速に実行するか」。近年のCPUはコンパイルされたマシン語の命令列をクロック毎に逐次的に実行するだけでない。数GHzでコアが実行されるがメモリや周辺機器へのアクセスはそれに比較して遅い。そのために、パイプライン化、マイクロコード、スーパースカラ、キャッシュ、マルチコアなど、様々な方法で速度のギャップを埋め、結果として高速にソフトウエアを実行する。ソフトウエアが高速に実行されるためには、とくに低レイヤーに踏み込む場合は、そのようなメカニズムと制約を理解してコードを書かなければならない。本書前半部は、だいたいの知識を持っていたので確認のために。後半のメモリーオーダーやアトミック操作については、あやふやな知識の再勉強のために。

2023/06/06

「本書の主眼は、...CPUを理解してより良いプログラムを書きたい人のための説明である」。CPU上の計算の高速化のための工夫と、高速化の工夫を阻害する要因について説明がされ、阻害要因を回避する方法について一貫性のある構成でわかりやすく書かれている。

本書はアセンブリプログラムを通じてCPUの動作の再現が行われる。アセンブリプログラムにおける命令の説明から始まっているので、アセンプリプログラムを書いた経験がなかったとしても問題なく読み進めることができる。高水準の言語を書いているだけではなかなか知る機会のないようなCPUの知識に触れることができる。

本書は13の章から構成されている。アセンプリプログラムを通じたCPUの処理の説明から始まり、分岐命令、仮想記憶、キャッシュ、不可分操作などが解説される。

ほとんどの章では、CPUにおける高速化のための工夫を阻害するような要因についての説明があり、問題を緩和するためのソフトウェアによる対策や問題を再現するアセンプリプログラムが示され、計算コストの詳細な数値も併せて記載されている。

参考文献の記載も多く、無限に寄り道ができる。参考文献はインターネット上の文献も多いので、リンク先を参照しながら読み進められる電子書籍がおすすめである。

本書の中で紹介される書籍も続けて読んでみたいと思えるような、とてもよい刺激になる本だった。

2023/03/29

CPUのことをより深く知れた。パタ・ヘネ本でなんとなくは理解していたけど、プログラマーの視点から書かれていることもあって学びが多かった。
すぐにプログラミングに活かすのは難しいかもしれないけど、プログラムを書くときに意識すべき点が得られたのもよかった。

2023/03/05

まず、読めてよかったかといえば、読めてよかった。
なにがプログラムを遅くするのか、特にCPUに着目して多少なりとも糸口を理解できた。

特に、ソフトウェア開発者の設計視点で、データの依存関係を最小にすること、CPUが予測しやすいような処理を書くこと、キャッシュミスを起こさないことが、CPUを高速に実行させる上で重要という点は概念としては伝わった。

一方で、自身の知識不足が主たるところだとはいえ、正直ついていくのが難しく、実務に反映させるのが困難なように思え、人に薦めることが難しい一冊のように感じた。
これを読んで、なるほどよくわかった、わかりやすい、と言っている人も見かけたので、ベースの理解度の問題なのだとは思う。