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魏少軍，劉雷波，尹首一 著

圖書標籤:

• 可重構計算
• FPGA
• 硬件加速
• 並行計算
• 嵌入式係統
• 計算機體係結構
• 數字電路設計
• 高性能計算
• VLSI
• EDA

店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030416346

商品編碼：10376095023

開本：16

齣版時間：2015-11-30

頁數：536

字數：670

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可重構計算
	定價	200.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2015年11月
	開本	16
	作者	魏少軍，劉雷波，尹首一
	裝幀
	頁數	536
	字數	670
	ISBN編碼	9787030416346

內容介紹

     魏少軍、劉雷波、尹首一所著的《可重構計算( 精)》從數字係統的高層次綜閤理論和經典的計算技 術入手引齣可重構 計算的慨念，介紹可重構計算處理器的高層軟硬件架 構，重點分析動態重構 和部分重構、計算密集型和控製密集型可重構計算、 可重構計算處理器的中 斷控製、軟件流水、嵌套循環優化和能耗感知編譯等 關鍵技術，給齣設計實 例並展望瞭可重構計算技術的發展方嚮。
     本書適閤電子科學與技術和計算機科學與技術專 業的科研人員、高年 級研究生，以及相關行業的電子工程師閱讀。
    
   

作者介紹

     魏少軍，清華大學教授，博士生導師。1991年獲比利時濛斯理工學院應用科學博士學位。曾任大唐電信科技股份有限公司總經理、電信科學技術研究院總工程師。現任清華大學微納電子係主任、微電子學研究所所長，工業和信息化部電子科技委委員、中國電子學會會士、中國半導體行業協會副理事長、中國通信學會通信專用集成電路委員會主任委員，同時擔任北京大學兼職教授。 魏少軍教授主要從事超大規模集成電路設計方法學、移動計算技術和可重構計算技術等方嚮研究，SCI、EI收錄論文100餘篇，申請發明專利70餘項。主持完成的科研項目曾獲國傢科技進步奬二等奬，教育部技術發明奬一等奬，北京市科技進步奬一等奬，中國電子學會電子信息科學技術奬一等奬，信息産業部“重大技術發明奬”，國傢知識産權局和世界知識産權組織專利金奬等。 劉雷波，清華大學副教授，博士生導師。1999年取得清華大學學士學位，2004年取得博士學位。先後在歐洲微電子中心和美國麻省理工學院訪問。現任清華大學微電子學研究所所長助理。 劉雷波長期從事可重構計算、集成電路設計、VLSI數字信號處理的研究工作。主持承擔瞭國傢自然科學基金、國傢863計劃重點項目等10餘項。SCI收錄論文40餘篇，申請發明專利60餘項，授權30餘項，翻譯齣版4部著作，曾獲教育部技術發明奬一等奬。 尹首一，清華大學副研究員，博士生導師。2005年取得清華大學博士學位，2005～2007年在英國帝國理工大學從事博士後工作。現任清華大學CAD技術研究室主任。 尹首一研究領域包括可重構計算、高層次綜閤、SoC與嵌入式係統設計等。主持承擔瞭國傢科技重大專項子課題、國傢863計劃項目、國傢自然科學基金等10餘項。SCI收錄論文40餘篇，申請發明專利28項，授權6項，獲得軟件著作權5項，曾獲教育部技術發明奬一等奬。
   

目錄

序一 序二 序三 序四 序五 前言 第0章  緒論   0.1  計算與集成電路     0.1.1  計算機與馮·諾依曼體係架構     0.1.2  集成電路與摩爾定律   0.2  計算架構     0.2.1  馮·諾依曼體係架構的變形     0.2.2  通用計算架構   0.3  數字係統的高層次綜閤技術     0.3.1  基本概念     0.3.2  數據通路設計     0.3.3  控製器設計     0.3.4  小結   0.4  可重構計算技術     0.4.1  可重構計算處理器     0.4.2  可重構計算處理器編譯技術     0.4.3  小結   參考文獻 第*部分  計算技術概述 第1章  計算技術發展曆史   1.1  計算技術引言     1.1.1  史前時代--電子計算機之前     1.1.2  第*代電子計算機--電子管計算機     1.1.3  第二代電子計算機--晶體管計算機     1.1.4  第三代電子計算機--集成電路計算機     1.1.5  第四代電子計算機--大規模集成電路計算機   1.2  經典計算體係結構     1.2.1  計算體係結構設計因素     1.2.2  馮·諾依曼和哈佛體係結構     1.2.3  並行計算體係結構     1.2.4  多核和阿姆達爾定律   1.3  半導體技術發展的挑戰     1.3.1  芯片復用技術需求     1.3.2  低功耗技術需求     1.3.3  存儲技術瓶頸   1.4  可重構計算技術的曆史背景   參考文獻 第2章  可重構計算   2.1  可重構計算基本概念和原理   2.2  可重構計算特徵與分類     2.2.1  可重構計算特徵     2.2.2  可重構計算分類   2.3  可重構計算處理器模型     2.3.1  可重構計算處理器硬件架構組成     2.3.2  可重構計算處理器編譯器結構   2.4  可重構計算處理器發展現狀與趨勢     2.4.1  可重構計算處理器硬件架構研究     2.4.2  可重構計算處理器編譯器研究   參考文獻 第二部分  可重構計算處理器高層架構 第3章  可重構計算處理器硬件架構   3.1  可重構數據通路設計     3.1.1  可重構計算單元設計     3.1.2  可重構路由單元設計     3.1.3  陣列接口單元的設計     3.1.4  可重構陣列緩存設計   3.2  可重構控製器設計     3.2.1  配置結構定義     3.2.2  配置執行方式     3.2.3  配置緩存設計   3.3  可重構數據通路與控製器的耦閤關係   參考文獻 第4章  可重構計算處理器編譯係統   4.1  可重構計算處理器編譯框架與流程   4.2  可重構計算處理器代碼變換及優化     4.2.1  指令級變換     4.2.2  循環級變換   4.3  可重構計算處理器任務劃分     4.3.1  任務劃分概述     4.3.2  時域劃分算法的相關研究   4.4  可重構計算處理器任務調度   4.5  可重構計算處理器映射配置生成     4.5.1  寄存器分配     4.5.2  運算到硬件資源的映射     4.5.3  內存映射優化     4.5.4  配置信息及控製碼生成   4.6  相關編譯器簡介     4.6.1  NAPA C編譯器     4.6.2  Streams-C編譯器     4.6.3  CHIMAERA C編譯器     4.6.4  Garp-C編譯器     4.6.5  麵嚮PipeRench結構的DIL編譯器     4.6.6  RaPiD-C編譯器     4.6.7  DRESC編譯器     4.6.8  XPP-VC編譯器     4.6.9  麵嚮DySER結構的編譯器   4.7  小結   參考文獻 第三部分  可重構計算關鍵技術 第四部分  可重構計算處理器設計實例 第五部分  可重構計算發展方嚮
   

《可重構計算（精）》：一本深度探索計算範式革新之作 在信息技術飛速發展的今天，傳統的計算模式正麵臨前所未有的挑戰。摩爾定律的放緩、功耗牆的日益嚴峻，以及對更高效、更靈活計算解決方案的迫切需求，共同催生瞭計算領域的一場深刻變革——可重構計算。本書《可重構計算（精）》正是一部聚焦於這一前沿技術，並對其進行全麵、深入剖析的力作。它不僅闡述瞭可重構計算的核心理念、關鍵技術和發展曆程，更著眼於未來，展望瞭其在人工智能、大數據、高性能計算等眾多領域的廣闊應用前景。 一、 可重構計算的時代背景與核心思想 本書開篇即深刻剖析瞭當前計算領域所麵臨的睏境。通用計算處理器雖然強大，但在麵對特定、密集型計算任務時，其固定的硬件架構往往成為效率瓶頸。例如，在圖像處理、信號分析、加密解密等領域，專用硬件加速器能夠提供遠超通用CPU的性能，但其固定的硬件功能無法適應不斷變化的應用需求。可重構計算正是誕生於此背景下，旨在打破通用計算的僵化與專用計算的局限，提供一種能夠根據不同應用需求動態配置硬件功能的計算範式。 其核心思想在於“硬件的靈活性”。與傳統的通用處理器通過指令集控製數據流不同，可重構計算允許硬件架構在運行時根據程序的需求進行配置和重組。這就像擁有一套積木，你可以根據想要搭建的模型，自由地組閤不同的模塊，創造齣最適閤該模型的“專用”硬件。這種動態重構的能力，使得硬件能夠以最精簡、最高效的方式執行特定的計算任務，從而顯著提升性能、降低功耗。 二、 可重構計算的關鍵技術解析 本書深入探討瞭實現可重構計算的各項關鍵技術，為讀者提供瞭係統性的認知。 可重構計算硬件平颱： 這是可重構計算的基石。書中詳細介紹瞭當前主流的可重構計算硬件平颱，尤其是FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）等可編程邏輯器件。文章會細緻講解它們的內部結構，如邏輯單元（LUTs）、可編程互連綫、時鍾網絡等，並分析它們如何實現靈活的硬件配置。對於更先進的可重構技術，如動態可重構（DRC）和部分可重構（PR），本書也將進行深入的闡述，解釋它們如何支持在不中斷整個係統運行的情況下，對部分硬件進行重構，從而實現更高的效率和更低的功耗。 可重構計算的編程模型與工具鏈： 硬件的靈活性需要與之匹配的編程模型和高效的工具鏈來支撐。本書會梳理和分析各種麵嚮可重構計算的編程模型，包括高層次綜閤（HLS）、數據流編程模型、以及針對特定應用的領域特定語言（DSLs）。讀者將瞭解到如何將高級語言（如C/C++）轉化為硬件描述語言（HDL），並最終映射到可重構硬件上。同時，書中還會介紹相關的編譯、仿真、調試工具，幫助開發者掌握將軟件算法高效轉化為可重構硬件的完整流程。 映射與配置技術： 將計算任務有效地映射到可重構硬件上，並進行高效配置，是可重構計算性能的關鍵。本書會探討各種映射算法，分析如何將計算圖中的節點和邊對應到可重構器件的邏輯單元和互連綫。對於動態可重構，書中會詳細介紹位流生成、加載、管理等技術，以及如何根據運行時信息動態調整硬件配置。 三、 可重構計算的應用領域展望 可重構計算的優勢不僅僅在於理論層麵，更體現在其強大的實際應用潛力。本書將詳細探討可重構計算在多個前沿領域的應用。 人工智能與機器學習： 深度學習等AI算法對計算能力有著極高的要求。可重構計算平颱能夠針對神經網絡的計算特性，如矩陣乘法、捲積等，動態生成高度優化的硬件加速器，從而實現比傳統CPU和GPU更高的能效比和處理速度。本書會通過具體案例，展示如何利用可重構計算加速深度學習模型的訓練和推理過程，以及如何在邊緣設備上實現高效的AI計算。 大數據處理： 大數據分析任務通常涉及海量數據的過濾、聚閤、轉換等操作。可重構計算可以根據具體的數據處理流程，實時配置硬件單元，實現並行、流水綫的計算，極大地縮短數據處理時間。書中會分析如何利用可重構技術加速數據庫查詢、數據挖掘、實時流處理等大數據應用。 高性能計算（HPC）： 在科學計算、天氣預報、藥物研發等領域，高性能計算是關鍵。可重構計算能夠為這些應用提供高度定製化的硬件加速，針對特定算法（如FFT、稀疏矩陣運算）構建最優化的處理單元，進一步突破傳統HPC的性能瓶頸。 通信與網絡： 在高速通信係統中，如5G/6G、軟件定義網絡（SDN）等，數據包處理、協議轉換、信號調製解調等任務對實時性和靈活性要求極高。可重構計算平颱可以快速適應不同的通信標準和協議，動態配置硬件以實現高效的數據處理和網絡功能。 嵌入式係統與物聯網： 對於資源受限的嵌入式設備和物聯網節點，可重構計算能夠提供一種在功耗、性能和成本之間取得最佳平衡的解決方案。通過動態配置，可以根據實際運行的應用需求，隻啓用必要的硬件功能，從而實現極低的功耗。 四、 可重構計算的挑戰與未來發展 盡管前景廣闊，可重構計算的發展也麵臨一些挑戰。本書並非一味強調其優勢，而是以客觀的態度，深入分析瞭當前存在的技術瓶頸和尚未解決的問題。 開發復雜性： 相較於傳統的軟件開發，可重構計算的開發門檻相對較高，需要開發者同時具備硬件和軟件設計的能力。如何降低開發復雜度，簡化編程模型，是推動可重構計算普及的關鍵。 工具鏈成熟度： 雖然已經有許多成熟的工具鏈，但在高層次抽象、自動化程度、跨平颱兼容性等方麵仍有提升空間。 功耗與成本： 雖然可重構計算在特定場景下能顯著降低功耗，但其硬件本身的功耗以及開發成本仍需進一步優化。 標準化與生態係統： 缺乏統一的標準和完善的生態係統，一定程度上阻礙瞭可重構計算的廣泛應用。 最後，本書將展望可重構計算的未來發展趨勢。例如，與新興的近存計算、類腦計算的結閤；更強大的動態可重構技術；以及基於AI的自動化設計與優化工具等。可重構計算不僅僅是一種技術，更是一種計算思維的革新。它將驅動計算架構朝著更靈活、更高效、更智能的方嚮發展，為解決未來更復雜的計算挑戰提供強大的支撐。 《可重構計算（精）》是一部麵嚮研究者、工程師、以及對計算技術前沿感興趣的讀者的重要參考書。它將幫助讀者全麵、深入地理解可重構計算的精髓，並激發其在相關領域的創新思維和實踐應用。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名在軟件開發一綫摸爬滾打多年的工程師來說，技術更新迭代的速度常常讓人應接不暇。偶然間看到瞭這本書的名字，立刻被“可重構計算”這個詞吸引瞭。我的直覺告訴我，這或許是解決當前計算瓶頸的一種新思路。我一直在思考，在摩爾定律逐漸放緩的今天，我們還能從哪裏挖掘齣更多的計算性能？可重構計算聽起來就像是給硬件賦予瞭“生命”，能夠根據不同的任務需求，動態地調整自身的結構和功能，這簡直太酷瞭！我迫切地想知道，書中是否會提供一些實際的例子，展示如何通過可重構計算來優化算法的執行效率，或者如何設計齣更具適應性的硬件平颱。我特彆關注書中對“可重構”這個概念的定義和實現方法的闡述，是側重於理論推導，還是更偏嚮於工程實踐？書中是否會涉及到相關的開發工具和流程？我期待這本書能夠帶領我探索計算的下一個前沿，為我提供新的思考角度和技術儲備，讓我能夠更好地應對未來工作中可能遇到的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常有吸引力，簡潔大方，字體清晰，一眼就能看齣這是一本關於技術類書籍。我一直對計算領域的新興技術非常感興趣，而“可重構計算”這個概念聽起來就充滿瞭無限的可能。雖然我還沒有機會深入閱讀這本書的內容，但僅僅從書名和初步的瞭解來看，我就對它充滿瞭期待。我猜想這本書會深入探討如何打破傳統計算的桎梏，通過硬件和軟件的協同設計，實現更高效、更靈活的計算模式。我尤其好奇書中會如何闡述“可重構”的實現機製，是基於FPGA還是其他更前沿的技術？書中是否會涉及具體的應用案例，例如在高性能計算、嵌入式係統、甚至是人工智能領域，可重構計算能帶來哪些突破性的進展？我希望這本書能夠提供一個清晰的理論框架，同時輔以生動的實踐指導，讓讀者能夠理解其核心思想，並有可能將其應用到自己的研究或開發工作中。包裝精良，裝幀細緻，紙張質量也很好，給人一種高品質的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注技術前沿的行業觀察者，我深知任何一項顛覆性的技術都可能重塑一個産業。“可重構計算”這個詞匯，在我腦海中勾勒齣瞭一幅充滿活力的計算藍圖。我預感這本書可能探討的是如何讓計算硬件變得更加智能和自適應，不再是單一用途的固定結構，而是能夠根據不同的應用場景“進化”。我希望書中能夠深入剖析可重構計算在不同領域的潛在應用，例如在數據密集型計算、實時處理、甚至是安全計算方麵，它能否帶來革命性的改變？我尤其好奇書中是否會涉及到可重構計算的生態係統構建，包括相關的軟件棧、編譯工具鏈以及産業化前景。我希望這本書能夠提供一個全麵而深刻的洞察，讓我瞭解這項技術在未來的發展趨勢和可能帶來的商業價值，為我判斷未來的技術走嚮提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對計算機係統設計充滿好奇的研究生，一直在探索如何優化計算效率和係統性能。當我看到這本書名時，立刻被“可重構計算”這個概念所吸引。它似乎提供瞭一種超越傳統硬件固定性的解決方案，讓硬件能夠像軟件一樣靈活地進行配置和調整。我希望這本書能夠詳細介紹可重構計算的核心思想，包括其基本原理、架構設計方法以及在不同應用場景下的實現策略。我特彆關注書中是否會探討可重構計算的硬件實現技術，例如FPGA、CGRAs（可配置計算陣列）等，以及如何進行高效的硬件描述和編程。如果書中能提供一些實際的案例研究，展示如何利用可重構計算來加速特定算法或解決復雜計算問題，那將對我非常有啓發。我也期待書中能對可重構計算的性能評估、功耗優化以及與現有計算範式的融閤等問題進行深入的探討。

評分☆☆☆☆☆

從一個對計算機科學基礎理論有濃厚興趣的學生角度來看，這本書的書名無疑是極具吸引力的。“可重構計算”這個概念，讓我想到瞭計算模型的演進，以及硬件加速在現代計算中的重要性。我一直在關注計算體係結構的發展，特彆是那些能夠突破傳統馮·諾依曼架構限製的創新。可重構計算似乎提供瞭一種可能性，讓硬件不再是固定的，而是能夠根據軟件的需求進行“重塑”，從而在性能、功耗以及靈活性之間找到新的平衡點。我非常希望書中能夠深入探討可重構計算的理論基礎，例如它與並行計算、分布式計算之間有什麼樣的聯係和區彆？它在解決特定計算難題時，又能展現齣怎樣的優勢？我尤其期待書中能夠介紹一些經典的或最新的可重構計算架構，以及它們是如何實現的。如果書中能包含一些相關的數學模型或算法分析，那就更好瞭，這將有助於我更深入地理解其原理。