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硬件加速器性能分析与优化

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 课程结构 · 硬件加速器（GPU/FPGA/ASI…
课程导入学习目标
02
硬件加速器基础
冯诺依曼与加速器架构差异 · 并行计算模型（SIMD/SIMT/M… · 存储层次与带宽延迟权衡
硬件加速器基础冯诺依曼
03
性能指标与基准测试
吞吐量 · 延迟 · 功耗
性能指标基准测试
04
性能分析工具链
Profiler（NVIDIA Ns… · AMD ROCm · Intel VTune
性能分析工具链Profiler
05
性能瓶颈识别方法
瓶颈分类（计算密集 · 访存密集 · 通信密集）
性能瓶颈识别方法瓶颈分类
06
内存访问优化
缓存局部性（时间/空间） · 数据布局（AoS/SoA） · 内存对齐
内存访问优化缓存局部性
07
计算优化
指令级并行（ILP） · 循环展开 · 向量化
计算优化ILP
08
并行化与任务调度
线程/块/网格组织 · 负载均衡 · 流水线并行
并行化任务调度
09
通信与数据移动优化
片上网络（NoC） · PCIe/NVLink/CCIX带宽 · 数据压缩
通信数据移动优化
10
功耗与热管理
功耗模型 · 动态电压频率调整（DVFS） · 功耗感知调度
功耗热管理
11
GPU性能分析实战
使用Nsight Compute分析… · 内存吞吐与计算吞吐 · Occupancy调整
GPU性能分析实战
12
FPGA性能分析实战
逻辑利用率 · 时序收敛 · 流水线深度
FPGA性能分析实战
13
ASIC/NPU性能分析实战
硬件架构评估 · MAC阵列利用率 · 数据流映射（权重固定/激活固定）
ASIC/NPU性能分析实战
14
多加速器系统性能
异构计算（CPU+GPU/FPGA） · 多卡通信（NCCL/MPI） · 分布式训练推理性能
多加速器系统性能CPU+GPU/FPGA
15
深度学习加速器性能案例
卷积/Transformer算子优化 · 矩阵乘法（GEMM）优化 · 推理引擎（TensorRT/Open…
深度学习加速器性…Transformer
16
科学计算与HPC案例
Stencil计算 · 稀疏矩阵求解 · 分子动力学模拟的加速器优化
HPC科学计算
17
性能建模与预测
解析模型 · 模拟器（gem5 · GPGPU-Sim）
性能建模预测
18
自动化调优框架
AutoTVM · Ansor · Halide自动调度
自动化调优框架AutoTVM
19
性能分析中的常见陷阱
测量误差 · 缓存污染 · 冷启动
性能分析常见陷阱
20
性能优化方法论
系统化优化流程（分析-假设-实验-验… · 性能回归测试 · 持续集成中的性能监控
性能优化方法论系统化优化流程
21
案例实战
图像处理加速器优化（滤波/边缘检测）…
案例实战图像处理加速器优…
22
案例实战
自然语言处理Transformer加… · KV cache · 内存带宽优化）
案例实战Transformer
23
案例实战
推荐系统加速器优化（Embeddin… · 稀疏特征处理 · 多级存储优化）
案例实战Embeddin
24
案例实战
视频编解码加速器优化（帧间预测 · 熵编码 · 并行编码流水线）
案例实战视频编解码加速器…
25
案例实战
自动驾驶感知加速器优化（多传感器融合 · 实时性约束 · 功耗限制）
案例实战自动驾驶感知加速…
26
性能与精度权衡
量化（PTQ/QAT） · 剪枝 · 知识蒸馏对性能的影响
性能精度权衡
27
可重构与可编程性优化
FPGA动态重构 · 软件定义加速器 · 领域专用架构（DSA）的灵活性与性能…
可重构可编程性优化
28
云与边缘部署性能
虚拟化加速器 · 容器化GPU · 边缘设备资源限制
边缘部署性能虚拟化加速器
29
综合项目
从给定算法（如YOLO · BERT）在指定加速器上进行完整性能… · 瓶颈定位
综合项目YOLO
30
课程总结与前沿展望
回顾核心技能 · 新兴趋势（Chiplet · 光互连
课程总结前沿展望