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魏少军，刘雷波，尹首一 著

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• 可重构计算
• FPGA
• 硬件加速
• 并行计算
• 嵌入式系统
• 计算机体系结构
• 数字电路设计
• 高性能计算
• VLSI
• EDA

店铺： 科学出版社旗舰店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030416346

商品编码：10376095023

开本：16

出版时间：2015-11-30

页数：536

字数：670

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可重构计算
	定价	200.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2015年11月
	开本	16
	作者	魏少军，刘雷波，尹首一
	装帧
	页数	536
	字数	670
	ISBN编码	9787030416346

内容介绍

     魏少军、刘雷波、尹首一所著的《可重构计算( 精)》从数字系统的高层次综合理论和经典的计算技 术入手引出可重构 计算的慨念，介绍可重构计算处理器的高层软硬件架 构，重点分析动态重构 和部分重构、计算密集型和控制密集型可重构计算、 可重构计算处理器的中 断控制、软件流水、嵌套循环优化和能耗感知编译等 关键技术，给出设计实 例并展望了可重构计算技术的发展方向。
     本书适合电子科学与技术和计算机科学与技术专 业的科研人员、高年 级研究生，以及相关行业的电子工程师阅读。
    
   

作者介绍

     魏少军，清华大学教授，博士生导师。1991年获比利时蒙斯理工学院应用科学博士学位。曾任大唐电信科技股份有限公司总经理、电信科学技术研究院总工程师。现任清华大学微纳电子系主任、微电子学研究所所长，工业和信息化部电子科技委委员、中国电子学会会士、中国半导体行业协会副理事长、中国通信学会通信专用集成电路委员会主任委员，同时担任北京大学兼职教授。 魏少军教授主要从事超大规模集成电路设计方法学、移动计算技术和可重构计算技术等方向研究，SCI、EI收录论文100余篇，申请发明专利70余项。主持完成的科研项目曾获国家科技进步奖二等奖，教育部技术发明奖一等奖，北京市科技进步奖一等奖，中国电子学会电子信息科学技术奖一等奖，信息产业部“重大技术发明奖”，国家知识产权局和世界知识产权组织专利金奖等。 刘雷波，清华大学副教授，博士生导师。1999年取得清华大学学士学位，2004年取得博士学位。先后在欧洲微电子中心和美国麻省理工学院访问。现任清华大学微电子学研究所所长助理。 刘雷波长期从事可重构计算、集成电路设计、VLSI数字信号处理的研究工作。主持承担了国家自然科学基金、国家863计划重点项目等10余项。SCI收录论文40余篇，申请发明专利60余项，授权30余项，翻译出版4部著作，曾获教育部技术发明奖一等奖。 尹首一，清华大学副研究员，博士生导师。2005年取得清华大学博士学位，2005～2007年在英国帝国理工大学从事博士后工作。现任清华大学CAD技术研究室主任。 尹首一研究领域包括可重构计算、高层次综合、SoC与嵌入式系统设计等。主持承担了国家科技重大专项子课题、国家863计划项目、国家自然科学基金等10余项。SCI收录论文40余篇，申请发明专利28项，授权6项，获得软件著作权5项，曾获教育部技术发明奖一等奖。
   

目录

序一 序二 序三 序四 序五 前言 第0章  绪论   0.1  计算与集成电路     0.1.1  计算机与冯·诺依曼体系架构     0.1.2  集成电路与摩尔定律   0.2  计算架构     0.2.1  冯·诺依曼体系架构的变形     0.2.2  通用计算架构   0.3  数字系统的高层次综合技术     0.3.1  基本概念     0.3.2  数据通路设计     0.3.3  控制器设计     0.3.4  小结   0.4  可重构计算技术     0.4.1  可重构计算处理器     0.4.2  可重构计算处理器编译技术     0.4.3  小结   参考文献 第*部分  计算技术概述 第1章  计算技术发展历史   1.1  计算技术引言     1.1.1  史前时代--电子计算机之前     1.1.2  第*代电子计算机--电子管计算机     1.1.3  第二代电子计算机--晶体管计算机     1.1.4  第三代电子计算机--集成电路计算机     1.1.5  第四代电子计算机--大规模集成电路计算机   1.2  经典计算体系结构     1.2.1  计算体系结构设计因素     1.2.2  冯·诺依曼和哈佛体系结构     1.2.3  并行计算体系结构     1.2.4  多核和阿姆达尔定律   1.3  半导体技术发展的挑战     1.3.1  芯片复用技术需求     1.3.2  低功耗技术需求     1.3.3  存储技术瓶颈   1.4  可重构计算技术的历史背景   参考文献 第2章  可重构计算   2.1  可重构计算基本概念和原理   2.2  可重构计算特征与分类     2.2.1  可重构计算特征     2.2.2  可重构计算分类   2.3  可重构计算处理器模型     2.3.1  可重构计算处理器硬件架构组成     2.3.2  可重构计算处理器编译器结构   2.4  可重构计算处理器发展现状与趋势     2.4.1  可重构计算处理器硬件架构研究     2.4.2  可重构计算处理器编译器研究   参考文献 第二部分  可重构计算处理器高层架构 第3章  可重构计算处理器硬件架构   3.1  可重构数据通路设计     3.1.1  可重构计算单元设计     3.1.2  可重构路由单元设计     3.1.3  阵列接口单元的设计     3.1.4  可重构阵列缓存设计   3.2  可重构控制器设计     3.2.1  配置结构定义     3.2.2  配置执行方式     3.2.3  配置缓存设计   3.3  可重构数据通路与控制器的耦合关系   参考文献 第4章  可重构计算处理器编译系统   4.1  可重构计算处理器编译框架与流程   4.2  可重构计算处理器代码变换及优化     4.2.1  指令级变换     4.2.2  循环级变换   4.3  可重构计算处理器任务划分     4.3.1  任务划分概述     4.3.2  时域划分算法的相关研究   4.4  可重构计算处理器任务调度   4.5  可重构计算处理器映射配置生成     4.5.1  寄存器分配     4.5.2  运算到硬件资源的映射     4.5.3  内存映射优化     4.5.4  配置信息及控制码生成   4.6  相关编译器简介     4.6.1  NAPA C编译器     4.6.2  Streams-C编译器     4.6.3  CHIMAERA C编译器     4.6.4  Garp-C编译器     4.6.5  面向PipeRench结构的DIL编译器     4.6.6  RaPiD-C编译器     4.6.7  DRESC编译器     4.6.8  XPP-VC编译器     4.6.9  面向DySER结构的编译器   4.7  小结   参考文献 第三部分  可重构计算关键技术 第四部分  可重构计算处理器设计实例 第五部分  可重构计算发展方向
   

《可重构计算（精）》：一本深度探索计算范式革新之作 在信息技术飞速发展的今天，传统的计算模式正面临前所未有的挑战。摩尔定律的放缓、功耗墙的日益严峻，以及对更高效、更灵活计算解决方案的迫切需求，共同催生了计算领域的一场深刻变革——可重构计算。本书《可重构计算（精）》正是一部聚焦于这一前沿技术，并对其进行全面、深入剖析的力作。它不仅阐述了可重构计算的核心理念、关键技术和发展历程，更着眼于未来，展望了其在人工智能、大数据、高性能计算等众多领域的广阔应用前景。 一、 可重构计算的时代背景与核心思想 本书开篇即深刻剖析了当前计算领域所面临的困境。通用计算处理器虽然强大，但在面对特定、密集型计算任务时，其固定的硬件架构往往成为效率瓶颈。例如，在图像处理、信号分析、加密解密等领域，专用硬件加速器能够提供远超通用CPU的性能，但其固定的硬件功能无法适应不断变化的应用需求。可重构计算正是诞生于此背景下，旨在打破通用计算的僵化与专用计算的局限，提供一种能够根据不同应用需求动态配置硬件功能的计算范式。 其核心思想在于“硬件的灵活性”。与传统的通用处理器通过指令集控制数据流不同，可重构计算允许硬件架构在运行时根据程序的需求进行配置和重组。这就像拥有一套积木，你可以根据想要搭建的模型，自由地组合不同的模块，创造出最适合该模型的“专用”硬件。这种动态重构的能力，使得硬件能够以最精简、最高效的方式执行特定的计算任务，从而显著提升性能、降低功耗。 二、 可重构计算的关键技术解析 本书深入探讨了实现可重构计算的各项关键技术，为读者提供了系统性的认知。 可重构计算硬件平台： 这是可重构计算的基石。书中详细介绍了当前主流的可重构计算硬件平台，尤其是FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）等可编程逻辑器件。文章会细致讲解它们的内部结构，如逻辑单元（LUTs）、可编程互连线、时钟网络等，并分析它们如何实现灵活的硬件配置。对于更先进的可重构技术，如动态可重构（DRC）和部分可重构（PR），本书也将进行深入的阐述，解释它们如何支持在不中断整个系统运行的情况下，对部分硬件进行重构，从而实现更高的效率和更低的功耗。 可重构计算的编程模型与工具链： 硬件的灵活性需要与之匹配的编程模型和高效的工具链来支撑。本书会梳理和分析各种面向可重构计算的编程模型，包括高层次综合（HLS）、数据流编程模型、以及针对特定应用的领域特定语言（DSLs）。读者将了解到如何将高级语言（如C/C++）转化为硬件描述语言（HDL），并最终映射到可重构硬件上。同时，书中还会介绍相关的编译、仿真、调试工具，帮助开发者掌握将软件算法高效转化为可重构硬件的完整流程。 映射与配置技术： 将计算任务有效地映射到可重构硬件上，并进行高效配置，是可重构计算性能的关键。本书会探讨各种映射算法，分析如何将计算图中的节点和边对应到可重构器件的逻辑单元和互连线。对于动态可重构，书中会详细介绍位流生成、加载、管理等技术，以及如何根据运行时信息动态调整硬件配置。 三、 可重构计算的应用领域展望 可重构计算的优势不仅仅在于理论层面，更体现在其强大的实际应用潜力。本书将详细探讨可重构计算在多个前沿领域的应用。 人工智能与机器学习： 深度学习等AI算法对计算能力有着极高的要求。可重构计算平台能够针对神经网络的计算特性，如矩阵乘法、卷积等，动态生成高度优化的硬件加速器，从而实现比传统CPU和GPU更高的能效比和处理速度。本书会通过具体案例，展示如何利用可重构计算加速深度学习模型的训练和推理过程，以及如何在边缘设备上实现高效的AI计算。 大数据处理： 大数据分析任务通常涉及海量数据的过滤、聚合、转换等操作。可重构计算可以根据具体的数据处理流程，实时配置硬件单元，实现并行、流水线的计算，极大地缩短数据处理时间。书中会分析如何利用可重构技术加速数据库查询、数据挖掘、实时流处理等大数据应用。 高性能计算（HPC）： 在科学计算、天气预报、药物研发等领域，高性能计算是关键。可重构计算能够为这些应用提供高度定制化的硬件加速，针对特定算法（如FFT、稀疏矩阵运算）构建最优化的处理单元，进一步突破传统HPC的性能瓶颈。 通信与网络： 在高速通信系统中，如5G/6G、软件定义网络（SDN）等，数据包处理、协议转换、信号调制解调等任务对实时性和灵活性要求极高。可重构计算平台可以快速适应不同的通信标准和协议，动态配置硬件以实现高效的数据处理和网络功能。 嵌入式系统与物联网： 对于资源受限的嵌入式设备和物联网节点，可重构计算能够提供一种在功耗、性能和成本之间取得最佳平衡的解决方案。通过动态配置，可以根据实际运行的应用需求，只启用必要的硬件功能，从而实现极低的功耗。 四、 可重构计算的挑战与未来发展 尽管前景广阔，可重构计算的发展也面临一些挑战。本书并非一味强调其优势，而是以客观的态度，深入分析了当前存在的技术瓶颈和尚未解决的问题。 开发复杂性： 相较于传统的软件开发，可重构计算的开发门槛相对较高，需要开发者同时具备硬件和软件设计的能力。如何降低开发复杂度，简化编程模型，是推动可重构计算普及的关键。 工具链成熟度： 虽然已经有许多成熟的工具链，但在高层次抽象、自动化程度、跨平台兼容性等方面仍有提升空间。 功耗与成本： 虽然可重构计算在特定场景下能显著降低功耗，但其硬件本身的功耗以及开发成本仍需进一步优化。 标准化与生态系统： 缺乏统一的标准和完善的生态系统，一定程度上阻碍了可重构计算的广泛应用。 最后，本书将展望可重构计算的未来发展趋势。例如，与新兴的近存计算、类脑计算的结合；更强大的动态可重构技术；以及基于AI的自动化设计与优化工具等。可重构计算不仅仅是一种技术，更是一种计算思维的革新。它将驱动计算架构朝着更灵活、更高效、更智能的方向发展，为解决未来更复杂的计算挑战提供强大的支撑。 《可重构计算（精）》是一部面向研究者、工程师、以及对计算技术前沿感兴趣的读者的重要参考书。它将帮助读者全面、深入地理解可重构计算的精髓，并激发其在相关领域的创新思维和实践应用。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对计算机系统设计充满好奇的研究生，一直在探索如何优化计算效率和系统性能。当我看到这本书名时，立刻被“可重构计算”这个概念所吸引。它似乎提供了一种超越传统硬件固定性的解决方案，让硬件能够像软件一样灵活地进行配置和调整。我希望这本书能够详细介绍可重构计算的核心思想，包括其基本原理、架构设计方法以及在不同应用场景下的实现策略。我特别关注书中是否会探讨可重构计算的硬件实现技术，例如FPGA、CGRAs（可配置计算阵列）等，以及如何进行高效的硬件描述和编程。如果书中能提供一些实际的案例研究，展示如何利用可重构计算来加速特定算法或解决复杂计算问题，那将对我非常有启发。我也期待书中能对可重构计算的性能评估、功耗优化以及与现有计算范式的融合等问题进行深入的探讨。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注技术前沿的行业观察者，我深知任何一项颠覆性的技术都可能重塑一个产业。“可重构计算”这个词汇，在我脑海中勾勒出了一幅充满活力的计算蓝图。我预感这本书可能探讨的是如何让计算硬件变得更加智能和自适应，不再是单一用途的固定结构，而是能够根据不同的应用场景“进化”。我希望书中能够深入剖析可重构计算在不同领域的潜在应用，例如在数据密集型计算、实时处理、甚至是安全计算方面，它能否带来革命性的改变？我尤其好奇书中是否会涉及到可重构计算的生态系统构建，包括相关的软件栈、编译工具链以及产业化前景。我希望这本书能够提供一个全面而深刻的洞察，让我了解这项技术在未来的发展趋势和可能带来的商业价值，为我判断未来的技术走向提供有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一名在软件开发一线摸爬滚打多年的工程师来说，技术更新迭代的速度常常让人应接不暇。偶然间看到了这本书的名字，立刻被“可重构计算”这个词吸引了。我的直觉告诉我，这或许是解决当前计算瓶颈的一种新思路。我一直在思考，在摩尔定律逐渐放缓的今天，我们还能从哪里挖掘出更多的计算性能？可重构计算听起来就像是给硬件赋予了“生命”，能够根据不同的任务需求，动态地调整自身的结构和功能，这简直太酷了！我迫切地想知道，书中是否会提供一些实际的例子，展示如何通过可重构计算来优化算法的执行效率，或者如何设计出更具适应性的硬件平台。我特别关注书中对“可重构”这个概念的定义和实现方法的阐述，是侧重于理论推导，还是更偏向于工程实践？书中是否会涉及到相关的开发工具和流程？我期待这本书能够带领我探索计算的下一个前沿，为我提供新的思考角度和技术储备，让我能够更好地应对未来工作中可能遇到的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常有吸引力，简洁大方，字体清晰，一眼就能看出这是一本关于技术类书籍。我一直对计算领域的新兴技术非常感兴趣，而“可重构计算”这个概念听起来就充满了无限的可能。虽然我还没有机会深入阅读这本书的内容，但仅仅从书名和初步的了解来看，我就对它充满了期待。我猜想这本书会深入探讨如何打破传统计算的桎梏，通过硬件和软件的协同设计，实现更高效、更灵活的计算模式。我尤其好奇书中会如何阐述“可重构”的实现机制，是基于FPGA还是其他更前沿的技术？书中是否会涉及具体的应用案例，例如在高性能计算、嵌入式系统、甚至是人工智能领域，可重构计算能带来哪些突破性的进展？我希望这本书能够提供一个清晰的理论框架，同时辅以生动的实践指导，让读者能够理解其核心思想，并有可能将其应用到自己的研究或开发工作中。包装精良，装帧细致，纸张质量也很好，给人一种高品质的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

从一个对计算机科学基础理论有濃厚兴趣的学生角度来看，这本书的书名无疑是极具吸引力的。“可重构计算”这个概念，让我想到了计算模型的演进，以及硬件加速在现代计算中的重要性。我一直在关注计算体系结构的发展，特别是那些能够突破传统冯·诺依曼架构限制的创新。可重构计算似乎提供了一种可能性，让硬件不再是固定的，而是能够根据软件的需求进行“重塑”，从而在性能、功耗以及灵活性之间找到新的平衡点。我非常希望书中能够深入探讨可重构计算的理论基础，例如它与并行计算、分布式计算之间有什么样的联系和区别？它在解决特定计算难题时，又能展现出怎样的优势？我尤其期待书中能够介绍一些经典的或最新的可重构计算架构，以及它们是如何实现的。如果书中能包含一些相关的数学模型或算法分析，那就更好了，这将有助于我更深入地理解其原理。