Původní název:
Compiling Algorithms for Heterogeneous Systems
Obsah knihy:
Většina nových aplikací v oblasti zobrazování a strojového učení musí provádět obrovské množství výpočtů a zároveň dodržovat přísné limity energie a výkonu. Aby bylo možné tyto cíle splnit, vytvářejí architekti stále specializovanější výpočetní motory přizpůsobené pro tyto specifické úlohy. Výsledné počítačové systémy jsou heterogenní a obsahují více výpočetních jader s velmi odlišnými modely provádění. Bohužel náklady na výrobu tohoto specializovaného hardwaru - a softwaru pro jeho řízení - jsou astronomické. Navíc úkol přenést algoritmy na tyto heterogenní stroje obvykle vyžaduje, aby byl algoritmus rozdělen na jednotlivé stroje a přepsán pro každou konkrétní architekturu, což je časově náročné a náchylné k chybám.
V posledních několika letech autoři přistupovali k tomuto problému pomocí doménově specifických jazyků (DSL): vysokoúrovňových programovacích jazyků přizpůsobených pro konkrétní oblasti, jako je manipulace s databázemi, strojové učení nebo zpracování obrazu. Tím, že se tyto jazyky vzdávají obecnosti, jsou schopny poskytnout vývojářům abstrakce na vysoké úrovni a zároveň vytvářet vysoce výkonné výstupy. Účelem této knihy je podnítit přijetí a tvorbu doménově specifických jazyků, zejména pro úlohy tvorby hardwarových návrhů.
V první kapitole je krátký historický přehled, který vysvětluje síly, jež dnes určují architekturu počítačů. Kapitola 2 popisuje různé metody tvorby návrhů akcelerátorů a nastiňuje snahu o větší abstrakci a nástroje, které konstruktérům umožňují pracovat na vyšší koncepční úrovni. Odtud kapitola 3 poskytuje stručný úvod do algoritmů zpracování obrazu a hardwarových návrhových vzorů pro jejich implementaci. Kapitoly 4 a 5 popisují a porovnávají Darkroom a Halide, dva doménově specifické jazyky vytvořené pro zpracování obrazu, které vytvářejí vysoce výkonné návrhy pro FPGA i CPU ze stejného zdrojového kódu, což umožňuje rychlé návrhové cykly a rychlou portaci algoritmů. Závěrečná část popisuje, jak přístup DSL také zjednodušuje problém propojení mezi aplikačním kódem a akcelerátorem tím, že kromě konfigurace akcelerátoru generuje i zásobník ovladačů.
Tato kniha by měla sloužit jako užitečný úvod do doménově specializovaných výpočtů pro studenty počítačové architektury a jako učebnice doménově specifických jazyků a hardwaru pro zpracování obrazu pro ty, kteří mají v této oblasti více zkušeností.
