🧠 共享内存·协同优化
30章
✨ CPU · GPU · 异构计算
01
共享内存基础
CPU-GPU异构概述
统一内存模型UM
物理与逻辑视图
02
硬件架构剖析
GPU缓存层次
PCIe/NVLink/CXL
内存一致性协议
03
CUDA统一内存编程
cudaMallocManaged
页面迁移机制
预取与驻留控制
04
HIP与ROCm共享内存
AMD ROCm平台
hipMallocManaged
跨厂商可移植性
05
OpenCL SVM模型
共享虚拟内存SVM
细粒度/粗粒度SVM
SVM原子操作
06
内存分配策略
大页内存配置
固定内存与零拷贝
内存池化技术
07
数据迁移优化
按需迁移vs预取
迁移粒度控制
带宽利用率分析
08
一致性模型
弱一致性vs强一致性
GPU侧缓存一致性
CPU侧缓存刷新
09
原子操作与同步
GPU全局原子操作
共享内存原子操作
跨设备同步原语
10
性能分析工具
Nsight内存追踪
ROCProfiler
自定义性能计数器
11
内存访问模式
合并访问Coalescing
Bank冲突避免
对齐与跨步优化
12
工作负载划分
CPU适合任务
GPU适合任务
混合粒度划分
13
流水线与重叠
计算-通信重叠
双缓冲技术
异步内存传输
14
图计算优化
图数据共享内存
顶点边数据布局
动态图更新
15
深度学习训练
大模型内存瓶颈
ZeRO优化器
张量/流水线并行
16
数据库加速
GPU加速SQL
共享内存哈希表
并发控制与事务
17
科学计算应用
分子动力学模拟
有限元分析
气候建模共享内存
18
多GPU共享内存
NVLink/NVSwitch
多GPU统一寻址
跨GPU数据共享
19
CPU-GPU任务调度
任务依赖图
动态调度策略
负载均衡算法
20
内存错误处理
ECC校验
页错误恢复
内存泄漏检测
21
虚拟化与容器
GPU虚拟化
容器共享内存
Kubernetes调度
22
安全与隔离
内存隔离机制
侧信道攻击防护
安全内存区域
23
FPGA与GPU协同
FPGA内存控制器
异构内存层次
定制数据通路
24
CXL内存扩展
Compute Express Link
内存池化
共享内存语义扩展
25
持久化内存
NVDIMM与GPU共享
持久化编程模型
崩溃一致性
26
编译器优化
自动迁移指令
循环分块与局部性
编译器提示pragma
27
运行时系统
统一内存运行时
页错误处理引擎
自适应迁移策略
28
基准测试与评估
STREAM基准
自定义微基准
真实应用负载
29
未来趋势
存算一体架构
近内存计算
量子与经典混合
30
综合项目实战
端到端图像管线
性能调优报告
软硬件协同设计