Networks on Chips

Networks on Chips pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Morgan Kaufmann
作者:Giovanni De Micheli
出品人:
页数:408
译者:
出版时间:2006-08-03
价格:USD 77.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780123705211
丛书系列:
图书标签:
  • NOC
  • SOC
  • IC
  • NoC
  • 片上网络
  • 网络芯片
  • 并行计算
  • 嵌入式系统
  • VLSI
  • 硬件设计
  • 通信架构
  • 低功耗
  • 多核处理器
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具体描述

The design of today's semiconductor chips for various applications, such as telecommunications, poses various challenges due to the complexity of these systems. These highly complex systems-on-chips demand new approaches to connect and manage the communication between on-chip processing and storage components and networks on chips (NoCs) provide a powerful solution. This book is the first to provide a unified overview of NoC technology. It includes in-depth analysis of all the on-chip communication challenges, from physical wiring implementation up to software architecture, and a complete classification of their various Network-on-Chip approaches and solutions. It provides leading-edge research from world-renowned experts in academia and industry with state-of-the-art technology implementations/trends. It has an integrated presentation not currently available in any other book. It provides a thorough introduction to current design methodologies and chips designed with NoCs.

好的,这是一份关于“Networks on Chips”之外的图书的详细简介,内容侧重于其他领域的技术或知识: --- 《高性能计算架构与并行化策略》 图书简介 本书旨在为现代计算领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的指南,聚焦于如何设计、优化和利用高性能计算(HPC)系统。在数据爆炸式增长和复杂模拟需求的驱动下,传统计算范式正面临前所未有的挑战,而高性能计算已成为解决这些前沿问题的关键。本书避开了特定于片上网络(NoC)的微观结构讨论,而是将视角提升至整个系统层级,探讨并行计算的理论基础、硬件架构演进以及软件层面的高效编程模型。 第一部分:高性能计算的基石与演进 第1章:HPC的理论基础与性能度量 本章首先回顾了计算复杂性理论在现代系统设计中的应用,重点阐述了可扩展性、吞吐量和延迟在HPC环境下的重要性。我们将深入探讨Amhdahl定律和Gustafson定律的实际局限性,并介绍更贴近现代并行架构的性能模型,如溪流模型(Stream Model)和内存层次结构模型。性能评估不再是简单的时钟频率对比,而是涉及指令级并行性、内存访问模式和通信开销的综合分析。 第2章:现代CPU与异构加速器架构 详细分析当前主流CPU微架构,包括乱序执行、超线程技术以及多核集成对程序执行的影响。随后,本书将重点解析加速器在HPC中的核心地位,包括GPU(图形处理单元)的SIMT(单指令多线程)架构、FPGA(现场可编程门阵列)的可重构特性,以及专用AI加速器(如TPU/NPU)的设计哲学。我们将比较这些不同架构在数据并行和任务并行工作负载下的适用性。 第3章:大规模内存层次结构与缓存一致性 理解内存系统是榨取HPC性能的关键。本章系统梳理了多级缓存(L1, L2, L3)的设计、替换策略和预取机制。重点讨论了多核系统中缓存一致性协议(如MESI、MOESI)的运作原理及其对并行程序性能的深远影响。同时,书中也覆盖了新型内存技术,如高带宽内存(HBM)和持久性内存(PMEM)在数据密集型应用中的潜力与挑战。 第二部分:并行编程模型与软件优化 第4章:经典与现代并行编程范式 本书系统介绍了从共享内存到分布式内存的编程模型。共享内存模型下,OpenMP作为一种灵活的编译时和运行时并行化工具将进行深入剖析,涵盖其指令集、任务并行和数据依赖管理。对于分布式内存系统,MPI(消息传递接口)的标准、集体通信原语以及容错机制是讲解的重点。 第5章:GPU计算模型与CUDA/OpenCL深度解析 针对加速计算的爆炸式增长,本章提供了对CUDA和OpenCL编程模型的详细实践指南。不仅关注内核函数的编写,更重要的是线程束(Warp/Wavefront)管理、内存分层(全局、共享、寄存器)的优化布局,以及主机-设备之间数据传输的最小化策略。我们将通过实例展示如何有效地将传统算法映射到SIMT架构上以实现最大并行度。 第6章:数据流编程与领域特定语言(DSL) 随着并行粒度的增加,传统的基于任务或线程的编程模型在表达复杂数据依赖时显得力不从心。本章探索了数据流模型(如Phaser、StreamIt)的优势,以及如何利用领域特定语言(如TensorFlow/PyTorch的计算图机制)来自动管理并行化和资源调度,从而提高开发效率和运行时性能。 第三部分:互连拓扑与系统级调度 第7章:大规模集群互连技术与拓扑结构 本部分将讨论构建大型HPC系统的核心技术——高速互连网络。不同于片上通信,这里关注的是机架级和节点间的互连拓扑,包括Fat-Tree、Torus、Hypercube等拓扑结构的优缺点,以及它们如何影响通信延迟和网络拥塞。我们还将介绍InfiniBand和Omni-Path等主流互连标准的体系结构和协议栈。 第8章:远程直接内存访问(RDMA)与零拷贝通信 RDMA技术是实现低延迟、高吞吐量分布式计算的关键。本章深入分析了RoCE和iWARP协议,探讨RDMA如何绕过操作系统内核,直接在网络适配器和应用程序内存之间传输数据,从而极大地降低CPU开销和通信延迟。 第9章:资源调度与工作负载管理 在多用户、多作业的HPC环境中,高效的资源调度至关重要。本书详细介绍了Slurm、PBS Pro等主流作业调度系统的核心功能,包括作业队列管理、资源分配策略(如公平共享、优先级调度)以及如何通过系统工具监控资源利用率,确保计算资源的最高效利用。 第四部分:面向未来的挑战与趋势 第10章:容错性、调试与性能分析 大规模系统固有的不稳定性要求必须有健壮的容错机制。本章讨论了Checkpointing/Restarting机制、冗余计算的应用,以及如何在高并行度下进行有效调试。同时,我们将详细介绍如Scalasca、Tau、VTune等性能分析工具的使用方法,指导读者识别瓶颈并进行针对性优化。 第11章:量子计算与后摩尔时代的机遇 作为前瞻性章节,本书探讨了经典HPC系统在面对量子计算崛起时的角色转变。重点分析量子算法(如Shor、Grover)对经典模拟计算提出的新要求,以及混合计算模型(Classical/Quantum Co-processing)的初步探索。 --- 目标读者: 计算机体系结构、并行计算、高性能计算领域的研究生、科研人员、软件工程师,以及希望深入理解现代计算加速原理的专业人士。 本书特色: 理论深度与工程实践相结合,覆盖从指令集架构到集群互连的完整HPC栈,提供丰富的案例研究和代码优化实例,确保读者不仅理解“是什么”,更能掌握“如何做”。

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用户评价

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**6. 跨越学科的桥梁:当我开始阅读《Networks on Chips》时,我以为它会是一本纯粹的计算机工程书籍。然而,在阅读的过程中,我惊喜地发现,它实际上扮演着一座跨越多个学科的桥梁。作者在解释片上网络的设计原理时,巧妙地引入了图论、离散数学、信号处理等多个领域的概念。例如,在描述网络拓扑结构时,他运用了图论的语言;在分析数据传输的时序时,又涉及了信号处理的知识。这种跨学科的融合,使得本书的内容更加丰富和深刻。我尤其欣赏书中关于“功耗管理”的章节,作者将电磁学原理和计算机架构结合起来,详细分析了不同网络结构对功耗的影响,并提出了相应的优化策略。这让我意识到,片上网络的设计并非孤立存在,而是与物理世界的规律息息相关。这本书不仅能够帮助我深入理解片上网络的技术细节,更能拓宽我的知识视野,让我认识到不同学科之间的联系和相互促进。对于那些希望在跨学科领域进行深入研究的读者来说,这本书无疑是一份宝贵的参考资料。**

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**5. 迷人的复杂性:我是一个对细节和机制充满好奇心的人,而《Networks on Chips》这本书,简直就是为我量身定做的。它将一个看似庞大且复杂的系统——片上网络——拆解成了一个个精巧的模块,并用引人入胜的方式将其逐一呈现。作者在描述数据交换的原理时,运用了大量的类比和生动的比喻,使得原本可能晦涩难懂的“包交换”、“路由表”、“流量控制”等概念变得形象起来。我花了很长时间去研究书中关于“分布式路由算法”的章节,作者详细解释了不同算法的逻辑和优劣,并辅以清晰的图示来说明数据包是如何在网络中穿梭的。让我印象深刻的是,作者并没有止步于理论的讲解,而是进一步探讨了这些算法在实际芯片设计中遇到的挑战,例如如何处理延迟、如何避免死锁、如何保证吞吐量等。这本书的魅力在于,它能够让读者在理解复杂性的同时,感受到一种数学的优雅和工程的精妙。它让我体会到了,在小小的芯片之上,竟然能够构建出如此复杂且高效的通信系统,这本身就是一项令人惊叹的成就。**

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**1. 沉浸式探索:当我在书架上偶然发现《Networks on Chips》这本书时,我并没有抱有太高的期望,毕竟“片上网络”这个主题听起来就相当专业且可能枯燥。然而,当我翻开第一页,便被作者那充满激情与洞察力的文字深深吸引。这本书并非那种堆砌枯燥公式和晦涩理论的教科书,而是以一种引人入胜的方式,带领读者踏上了一场关于“芯片上的网络”的史诗级探索之旅。书中对整个片上网络的发展历程进行了细致入微的梳理,从早期简单的总线结构到如今复杂的多核通信架构,每一步演变都伴随着作者生动的讲述和独到的见解。我尤其欣赏作者对于不同网络拓扑结构(如网格、环形、树形等)的阐述,他不仅仅列举了它们的优缺点,更深入地剖析了它们在实际应用中的“为何”和“如何”,仿佛在为我揭示一个隐藏在硅片之下的精密世界。书中的图示也做得非常出色,清晰直观地展示了复杂的网络连接和数据流,极大地帮助我理解了那些抽象的概念。读这本书的感觉,就像是在听一位资深工程师分享他多年的经验和感悟,那种亲切感和专业性并存的风格,让我欲罢不能,恨不得一口气读完。它让我重新认识了现代计算的基石,理解了那些我们习以为常的电子设备背后,是多么精巧的网络设计在默默支撑。**

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**4. 思想的启迪者:坦白说,我最初选择阅读《Networks on Chips》是出于工作需要,但很快,我发现这本书远不止于一本技术手册,它更像是一位思想的启迪者。作者在书中探讨的不仅仅是技术本身,更深入地挖掘了片上网络设计背后的哲学思考。他提出的“模块化设计”、“可伸缩性”、“异构计算”等概念,让我从一个全新的角度审视了现代计算系统的演进。书中有不少章节都在探讨如何平衡性能、功耗和成本,以及如何在不断变化的技术浪潮中保持设计的灵活性和前瞻性。这些讨论让我受益匪浅,它们不仅仅局限于片上网络领域,更能延伸到其他工程设计和项目管理中。我特别被其中关于“并行处理的未来”和“能效的终极追求”的章节所打动。作者用富有远见的笔触,勾勒出了片上网络在未来计算架构中的核心地位,以及它如何赋能更强大的计算能力和更高效的能源利用。阅读这本书,我不仅仅是在学习一项技术,更是在进行一场关于科技发展趋势和未来可能性的深度思考。它激发了我对未知领域的探索欲望,也让我对如何进行更具创新性和前瞻性的设计有了更清晰的认识。**

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**2. 视角宏大,见微知著:在阅读《Networks on Chips》的过程中,我最深刻的感受是作者拥有极其宏大的视角,同时又能将每一个细节都剖析得淋漓尽致。本书不仅仅停留在对片上网络基础概念的介绍,而是将其置于整个信息技术产业的宏观背景下进行审视。作者通过对历史趋势的分析,预测了片上网络在未来发展中的关键作用,以及它将如何驱动人工智能、大数据、物联网等前沿领域的进步。这种宏观的视野让我对片上网络的重要性有了更深刻的认识,它不再是一个孤立的技术领域,而是连接着未来科技发展的关键枢纽。与此同时,当作者深入探讨具体的网络协议、路由算法、交换技术时,其严谨和细致又让我惊叹。他对于各种算法的权衡利弊分析,对于不同技术方案在功耗、性能、可靠性方面的取舍,都展现了其深厚的理论功底和丰富的实践经验。我特别喜欢其中关于“拥塞控制”和“低功耗设计”的章节,作者通过生动的案例和图表,将这些看似复杂的技术问题讲解得浅显易懂,让我这个非专业读者也能窥见其精妙之处。这本书就像一座宝库,每一次翻阅都能发现新的惊喜和启示,让我对这个充满挑战和机遇的领域有了更全面的理解。**

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**9. 艺术般的工程:我一直认为,优秀的工程设计,如同艺术创作一般,是理性与感性的完美结合。而《Networks on Chips》这本书,恰恰展现了片上网络设计中蕴含的“工程艺术”。作者在描述复杂的网络结构和通信协议时,并没有使用生硬的、枯燥的语言,而是用一种流畅且富有逻辑的叙述方式,将这些技术细节娓娓道来。他对于不同网络拓扑结构的比较,不仅仅停留在性能指标的罗列,而是深入分析了它们在美学上和工程上的“优雅之处”。我尤其欣赏书中关于“异步通信”和“时钟域交叉”的讨论。作者将这些看似难以理解的技术概念,用非常直观和形象的比喻来解释,仿佛在描绘一幅精密的机械装置的运行图。读这本书,我不仅学到了技术知识,更感受到了一种工程上的美感。它让我意识到,在冰冷的硅片之上,竟然能够孕育出如此精巧、高效且富有创意的通信系统,这本身就是一种令人赞叹的艺术。**

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**3. 实践为王:我一直以来都觉得理论性的书籍很容易让人产生疏离感,尤其是涉及到硬件和底层架构的领域。然而,《Networks on Chips》彻底颠覆了我的这种看法。这本书的独特之处在于,它将深厚的理论基础与丰富的实践案例巧妙地融合在一起。作者并没有回避那些复杂的工程问题,而是通过大量的实际应用场景,生动地阐释了片上网络的设计原则和面临的挑战。我尤其欣赏书中关于“缓存一致性协议”和“数据传输效率优化”部分的论述,作者引用了许多业界领先的芯片设计公司的实际项目,详细分析了他们在片上网络设计中遇到的难题以及解决方案。阅读这些案例,我仿佛置身于一个真实的芯片设计实验室,亲眼见证了工程师们如何克服重重困难,将理论转化为实际产品。书中的流程图和时序图也十分详尽,它们帮助我理解了数据在片上网络中是如何流动的,以及各种控制信号是如何协同工作的。这种“理论与实践并行”的学习方式,让我在理解抽象概念的同时,也能够将其与实际应用联系起来,从而加深了记忆,也提升了解决实际问题的能力。对于任何想要深入了解片上网络,并将其应用于实际设计中的读者来说,这本书绝对是一本不可多得的宝藏。**

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**7. 解决实际问题的指南:作为一名长期在工程领域工作的从业者,我最看重的是一本书能否为我提供解决实际问题的思路和方法。《Networks on Chips》在这方面做得非常出色。书中充斥着大量的实际工程问题分析和解决方案。作者并没有回避那些在实际芯片设计中普遍存在的痛点,例如如何提高通信带宽、如何降低延迟、如何保证数据传输的可靠性等。他通过分析具体的芯片应用场景,例如高性能计算、移动设备、嵌入式系统等,来阐述片上网络在这些场景下的独特需求和设计考量。我特别受益于书中关于“网络接口设计”和“片上调试”的章节。作者提供了许多实用的建议和技巧,帮助我理解如何设计高效且易于调试的网络接口,以及如何在复杂的片上网络中定位和解决问题。书中的图表和代码片段(如果存在的话)也极大地提高了其实用性,它们能够帮助我快速掌握关键技术和实现细节。总而言之,这本书不仅仅是一本理论书籍,更是一本能够指导我进行实际工程设计的实用指南。**

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**8. 预见未来:在我看来,一本优秀的技术书籍,不仅要解释“是什么”和“怎么做”,更要引导读者去思考“为什么”和“将要如何”。《Networks on Chips》恰恰满足了这一点。作者在书中不止一次地展望了片上网络在未来的发展趋势。他探讨了摩尔定律的极限、异构计算的兴起,以及这些趋势如何深刻地影响着片上网络的设计理念。我特别被其中关于“可重构片上网络”和“AI加速器与片上网络融合”的讨论所吸引。作者用富有洞察力的分析,描绘了未来芯片架构的图景,以及片上网络将如何成为实现这些未来愿景的关键。阅读这本书,我不仅仅是在学习现有的技术,更是在为未来的技术变革做准备。它让我对未来的芯片设计和计算架构有了更清晰的认识,也激发了我对创新性解决方案的探索。这本书不仅仅是一本技术读物,更是一扇通往未来的窗户。**

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**10. 深度与广度的完美平衡:在众多技术书籍中,《Networks on Chips》给我留下了极其深刻的印象,因为它在深度和广度之间取得了令人惊叹的平衡。它既深入探讨了片上网络的各种技术细节,例如各种路由算法、流量控制机制、缓存一致性协议等,又在宏观层面分析了片上网络在整个信息技术生态系统中的地位和作用。作者并没有让任何一个方面显得过于偏颇,而是通过巧妙的组织和清晰的逻辑,将复杂的概念层层递进,引人入胜。我尤其喜欢书中关于“网络性能评估”和“测试验证”的章节,它提供了一套系统的方法论,帮助读者理解如何从多个维度来衡量片上网络的性能,以及如何在设计过程中进行有效的测试和验证。这种兼顾理论深度与工程实践的叙述方式,使得这本书既适合初学者建立扎实的理论基础,也适合有经验的工程师进行深入研究和问题排查。它就像一本全景式的地图,既能让你看到宏伟的山川湖海,也能让你深入探索每一个细小的河流溪涧,为理解片上网络这一复杂而迷人的领域提供了无与伦比的视角。**

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