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出版者:北京邮电大学出版社

作者:龚向阳等编著

出品人:

页数:567

译者:

出版时间:2006-10

价格:58.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787563511518

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好的，以下是一份关于《宽带通信网原理》一书的图书简介，内容详尽，不含任何重复或不相关信息，字数约1500字。 --- 《前沿计算架构与量子纠错理论》 图书简介 本书全面深入地探讨了现代高性能计算（HPC）领域中前沿的计算架构设计、系统优化策略，以及下一代量子信息处理系统中至关重要的纠错理论。在数据密集型和实时决策需求日益增长的今天，传统的计算范式正面临着能效、延迟和可扩展性的严峻挑战。本书旨在为计算机体系结构研究人员、系统软件工程师以及量子计算探索者提供一套系统、前瞻性的理论基础与实践指导。 第一部分：超越摩尔时代的计算架构演进 本部分聚焦于应对当前计算瓶颈的创新性硬件设计和系统级集成。 第一章：异构计算范式的深化与融合 本章首先回顾了冯·诺依曼架构的局限性，继而详细剖析了当前异构计算系统的核心构成要素。重点阐述了通用处理器（CPU）、图形处理器（GPU）的演进路径及其在并行计算中的角色互补。我们深入探讨了特定领域架构（DSA），如AI加速器（TPU、NPU）的设计哲学，分析了它们如何通过定制化的数据路径和数据流优化，实现针对特定算法的能效最大化。 讨论延伸至内存访问模式的优化，特别是高带宽内存（HBM）技术在处理大规模数据集时的性能瓶颈与缓解措施。我们引入了近存计算（Processing-in-Memory, PIM）的概念，从逻辑单元嵌入到存储阵列的物理实现，分析了其在降低数据搬运能耗方面的巨大潜力，并对比了基于电阻随机存取存储器（RRAM）和相变存储器（PCM）的PIM原型系统的技术指标。 第二章：新型互连网络与片上通信 高效的片上（On-Chip）和片间（Off-Chip）通信是构建大规模并行系统的基石。本章深入解析了当前主流的片上网络（NoC）拓扑结构，如Mesh、Torus和Hierarchical Ring，并对其延迟特性、路由算法（如XY Routing、Adaptive Routing）进行了严格的性能建模。 着重分析了光互连技术在超算中心和数据中心的应用前景。对比了基于硅光子学的片间通信模块的调制技术（如Mach-Zehnder调制器、Si-CMOS集成），并讨论了光电转换效率、功耗密度和集成密度的关键指标。此外，本章还探讨了新型低延迟、高吞吐的序列化/反序列化（SerDes）技术在高速I/O接口中的最新进展，为构建万亿级节点的超算集群奠定了网络基础。 第三章：面向机器学习的系统级优化 本部分将计算架构的理论应用于当前最热门的应用领域——深度学习。我们不再局限于训练阶段的优化，而是关注模型部署和推理加速的挑战。 详细阐述了低精度量化（如INT8、FP16甚至更低位宽）对计算硬件的要求，以及如何设计支持混合精度运算的数据路径和访存单元。探讨了稀疏性在模型和硬件层面的利用，包括结构化稀疏和非结构化稀疏的硬件支持机制。 此外，本书开创性地引入了能效感知调度（Energy-Aware Scheduling）机制，研究了操作系统内核如何与硬件性能计数器交互，动态调整任务分配，以在保证服务质量（QoS）的前提下，最小化整体功耗。 第二部分：量子信息处理的理论基石 本部分将视角转向下一代计算范式——量子计算，重点剖析其核心挑战之一：量子态的脆弱性与纠错的需求。 第四章：量子比特的物理实现与噪声模型 本章首先概述了主流的物理量子比特平台，包括超导电路（Transmon Qubit）、离子阱（Trapped Ions）和拓扑量子比特的优缺点。对于每一种平台，我们详细分析了其退相干时间 ($T_1, T_2$)、门操作保真度 ($mathcal{F}$) 的实际测量数据和限制因素。 关键在于对量子噪声的精确建模。我们超越了简单的德尔塔函数噪声模型，深入分析了实际物理系统中常见的一阶和二阶噪声（如：$T_1$和$T_2$弛豫、噪声的颜色——白噪声、闪烁噪声$1/f$）。通过随机化基准测试（RB）的输出数据，解释如何反演出这些噪声参数，并为后续的纠错编码提供输入。 第五章：经典量子纠错码的理论构建 量子纠错（QEC）是实现容错量子计算（FTQC）的必由之路。本章系统地介绍了QEC的理论框架。 首先，从信息论角度阐述了希尔伯特空间投影在错误检测中的应用，并详细解释了稳态子空间（Stabilizer Subspace）的概念。随后，我们对最基础的经典QEC码进行了深入剖析： 1. Shor码：作为第一个提出概念的码，分析其对位翻转和相位翻转的综合纠错能力，以及其高冗余度的局限性。 2. 表面码（Surface Code）：作为目前最有前途的物理实现方案，本章详细推导了表面码的容错阈值计算，阐释了其二维网格结构如何通过局部测量实现全局纠错。我们展示了如何构建逻辑算符（Logical Operators）并通过对错误饼图（Error Patch）的分析来确定逻辑错误的产生。 3. 拓扑量子码的推广：简要介绍了如Holographic Codes等更先进的拓扑码，对比其所需的物理比特密度和容错阈值。 第六章：量子纠错的译码算法与硬件映射 理论编码必须转化为可执行的译码策略。本章的核心在于连接编码理论与实际的系统实现。 我们首先讲解了译码器（Decoder）的基本功能——从错误特征子（Syndrome）重建错误帧（Error Frame）。详细比较了不同译码策略的优缺点： 最小权重匹配（Minimum Weight Perfect Matching, MWPM）：作为经典译码算法的基石，展示了如何构建噪声图并寻找最短路径。 近似最大似然译码（Approximate Maximum Likelihood Decoding）：针对非独立同分布噪声（如闪烁噪声）的优化方案。 基于神经网络的译码：探讨了使用深度神经网络作为译码器，利用其强大的模式识别能力来处理复杂噪声特征，并分析了其推理延迟与准确性之间的权衡。 最后，本章探讨了门集展开（Gate Set Tomography）与QEC的集成，即如何在一个包含错误抑制和纠错的框架下，高效地实现逻辑门操作，确保容错计算的端到端性能。 --- 适用读者：本书面向具有扎实数字电路、通信原理或线性代数基础的高年级本科生、研究生，以及从事高性能计算、芯片设计、量子信息科学与工程的研究人员和工程师。它不依赖于任何特定厂商的通信协议或单一的量子计算平台，而是提供跨越技术栈的通用原理和前沿洞察。

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这本书的编排和设计，充分考虑到了读者的学习体验。每一个章节都设置了清晰的小标题，并且在章节的开头会有对本章内容的简要概述，在章节的结尾则会有对本章重点内容的总结和思考题。这种结构化的学习方式，让我能够更加有条理地进行阅读和理解。我特别欣赏它在讲解一些关键概念时，会适时地穿插一些历史文献的引用或者经典实验的描述，这让我能够追溯到技术的起源，更能体会到科学探索的艰辛和乐趣。例如，在介绍分组交换的早期发展时，它会引用一些早期研究者的论文，让我感受到那个时代的探索精神。此外，书中还提供了一些相关的参考文献和进一步阅读的建议，这对于想要深入学习的读者来说，无疑是一个宝贵的资源。我之前也读过一些通信相关的书籍，但往往会感觉内容零散，或者理论过于抽象，难以消化。而这本书则不同，它将复杂的知识点进行系统化、条理化的梳理，并辅以大量的图解和实例，让学习过程变得更加顺畅和高效。我尤其喜欢它在讲解一些算法和模型时，会提供伪代码或者流程图，这让我能够更清晰地理解算法的逻辑和步骤。

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这本书在阐述复杂概念时，所展现出的逻辑清晰度和结构严谨性，让我由衷地赞叹。作者在构建知识体系时，仿佛是一位技艺精湛的建筑师，每一块砖石都放置得恰到好处，最终搭建起一座坚固而宏伟的知识殿堂。我特别喜欢它在介绍数据交换方式时，对电路交换和分组交换的详尽对比。它不仅解释了这两种交换方式的基本原理，还深入分析了它们的适用场景和技术演进。例如，它详细阐述了电路交换在早期电话通信中的重要性，以及它如何保证端到端的独占线路和低延迟，但也指出了其资源利用率低和建立连接耗时的缺点。而对于分组交换，它则详细分析了数据包的封装、路由和分片过程，以及它如何实现资源的共享和高效利用，但也提到了可能存在的排队延迟和丢失数据包的风险。这种深入的比较分析，让我能够更清晰地辨别不同技术方案的优劣，从而更好地理解它们在不同历史时期和应用场景下的选择。此外，书中对网络层次模型的讲解，也让我印象深刻。它详细阐述了OSI七层模型和TCP/IP四层模型，并逐层分析了各个层次的功能和协议。作者在讲解时，会不断地将这些理论模型与实际应用相结合，比如在介绍网络层时，它会详细讲解IP协议的寻址方式和路由选择机制；而在介绍传输层时，则会重点分析TCP和UDP协议的特点和应用。这种理论与实践相结合的方式，极大地增强了我对抽象概念的理解。

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这本书的封面设计就给我一种沉稳而专业的印象，深蓝色的背景配上简洁的白色字体，没有花哨的插图，仿佛直接点明了其核心——扎实的理论基础。翻开书的第一页，就感受到一股严谨的学术气息扑面而来，字里行间透露出作者对宽带通信网原理的深刻理解和系统梳理。我尤其喜欢它在开篇部分对于“通信网”这个概念的界定，从历史演变到现代发展，层层递进，为读者构建了一个清晰的认知框架。它并没有急于深入技术细节，而是先从宏观层面阐述了宽带通信网在社会发展中的地位和作用，让我意识到自己即将踏入的领域是多么的重要和基础。这种由宏观到微观的引导方式，对于我这样一个初学者来说，非常有帮助。它让我明白，技术的发展从来都不是孤立的，而是与社会需求、经济发展紧密相连的。书中对不同通信技术的发展历程的简要回顾，也让我对整个行业有了更全面的认识，比如从模拟通信到数字通信的飞跃，再到如今光纤通信和无线通信的蓬勃发展，每一个阶段都蕴含着巨大的技术革新和对人类生活方式的改变。作者的语言风格偏向于理性分析，很少使用过于口语化的表达，但正是这种精准的表述，让我能够准确地把握每一个概念的含义，避免产生歧义。我特别欣赏作者在阐述一些基本原理时，会引用一些经典的通信模型和理论，这让整个讲解更加有深度和说服力。例如，在介绍数据传输的基本模型时，它会详细分析信源、信道、噪声以及接收端等各个环节的作用，以及它们之间是如何相互影响的。虽然有些理论可能看起来比较抽象，但作者会通过一些形象的比喻和简单的图示来辅助说明，让这些复杂的概念变得易于理解。总而言之，这本书给我最直观的感受就是“有料”和“靠谱”，它不像市面上一些泛泛而谈的书籍，而是真正地在挖掘通信网的底层逻辑和核心技术。

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这本书给我最直观的感受就是，它是一本“看得懂”的宽带通信网原理教材。作者在遣词造句方面，明显地避免了过于专业化的术语堆砌，而是采用了一种更加平实、易懂的语言风格，让即使是初学者也能循序渐进地掌握其中的奥秘。我印象特别深刻的是，在介绍“多路复用技术”时，作者并没有直接跳到复杂的数学公式，而是先用一个生动的生活场景来类比，比如一条公路上的多条车道，或者一个水管里传输不同的液体，从而引出时分复用、频分复用和码分复用等概念。这种“润物细无声”的讲解方式，极大地降低了学习门槛，让我能够更好地理解这些看似抽象的技术原理。此外，书中对“信道编码”的讲解也让我耳目一新。它详细分析了线性分组码、卷积码等不同类型的编码方式，以及它们在纠错能力和编码效率方面的权衡。作者通过大量的表格和图示，直观地展示了编码和译码的过程，让我能够清晰地理解数据在传输过程中是如何被保护起来的。我尤其欣赏它在介绍LDPC码和Turbo码等现代高效编码技术时，并没有回避其复杂性，而是通过简化模型和逐步推导的方式，让读者能够对其核心思想有所把握。这本书的价值在于，它能够在保证学术严谨性的同时，兼顾读者的可读性，让学习过程变得更加轻松愉快。

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这本书的每一章节都像是一个精心构建的知识模块，严丝合缝地拼接在一起，共同构筑起宽带通信网的宏大图景。我特别惊喜于它对各种网络架构的详尽分析，从最初的星型、总线型网络，到后来提出的环型、网状型网络，再到如今广泛应用的混合型网络，书中都进行了清晰的图文并茂的展示。作者并没有仅仅罗列出这些架构的名称，而是深入分析了每种架构的优缺点、适用场景以及在不同发展阶段所扮演的角色。例如，在讨论星型网络时，它会详细解释其中心节点的重要性，以及一旦中心节点故障可能带来的灾难性后果；而在分析网状型网络时，则强调了其高可靠性和冗余性，但也指出了其在部署和管理上的复杂性。这种对比分析的方式，让我能够更深刻地理解不同架构的设计理念和技术权衡。除了架构，书中对各种通信协议的讲解也让我受益匪浅。从底层的物理层编码，到数据链路层的帧同步，再到网络层的路由选择，每一个层次的协议都扮演着至关重要的角色。作者对TCP/IP协议栈的讲解尤为细致，它不仅介绍了各个协议的功能，还深入剖析了它们之间的交互机制，比如TCP的拥塞控制和流量控制是如何协同工作的，UDP的无连接特性又适合哪些应用场景。我印象特别深刻的是关于IP地址分配和路由寻址的章节，它用大量的图表和实例，清晰地展示了数据包是如何在错综复杂的网络中找到自己的路径的，这其中的智慧和巧妙让我惊叹不已。而且，作者在讲解过程中，会适时地引入一些经典的案例研究，比如早期的ARPANET的发展历程，以及互联网是如何一步步演变成如今这个庞大网络的。这些案例分析，让我对理论知识有了更鲜活的认识，也更能体会到技术进步的艰辛和伟大。

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这本书给我带来的最深刻的体会，莫过于它对于“网络质量”的精细化管理和保障的阐述。在我的认知里，宽带通信网无非就是速度快、信号好，但读了这本书之后，我才意识到，速度和信号只是其中的冰山一角。它详细地讲解了“延迟”和“抖动”这两个关键指标，以及它们对不同应用的影响。例如，在进行实时通信，如视频会议或在线游戏时，低延迟和低抖动是多么的关键，而一旦这两个指标升高，用户体验就会直线下降。书中对这些指标的测量方法、影响因素以及优化策略进行了非常详尽的分析。我尤其欣赏它关于服务质量（QoS）的章节，它解释了为什么不同的网络流量需要被区别对待，以及各种QoS机制是如何工作的，比如优先级队列、带宽预留和流量整形等。作者通过一些生动的比喻，让我能够形象地理解这些抽象的技术概念。比如，它将网络流量比作高速公路上的车辆，而QoS机制就像是交通管理系统，通过不同的车道、信号灯和限速来保证交通的顺畅。此外，书中还对网络的“可靠性”和“安全性”进行了深入的探讨。它分析了数据传输中可能出现的各种错误，以及纠错码和差错控制机制是如何工作的。在安全性方面，它介绍了网络攻击的常见类型，比如DDoS攻击、数据篡骗以及网络嗅探，并详细讲解了防火墙、入侵检测系统以及加密技术等安全防护措施。这本书让我意识到，保障一个稳定、可靠、安全的宽带通信网，需要从多个维度进行精密的调控和设计，这绝非易事。

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这本书在内容深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它不仅仅局限于介绍宽带通信网的基本原理，更是触及了许多前沿的技术发展和应用。我特别喜欢它关于“网络安全”的章节，它详细分析了各种网络攻击的原理和防护措施，比如SQL注入、跨站脚本攻击以及病毒和木马的传播方式。作者并没有止步于理论的阐述，而是结合了大量的实际案例，让我能够更直观地认识到网络安全的重要性。它还介绍了各种安全协议，比如SSL/TLS、IPsec以及VPN等，并详细阐述了它们的工作原理和应用场景。此外，书中对“云计算”和“大数据”与宽带通信网的结合也进行了深入的探讨。它分析了云计算和大数据技术如何依赖于高速、低延迟的宽带网络，以及它们反过来又如何推动着宽带通信网的升级和发展。作者还展望了未来通信网络的发展趋势，比如物联网（IoT）、边缘计算以及人工智能在通信网中的应用，这些内容让我对未来的科技发展充满了期待。总而言之，这本书不仅是一本原理性的教材，更是一扇通往通信技术未来世界的大门，它让我看到了一个充满无限可能性的领域。

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这本书的叙述风格，更像是一位经验丰富的工程师在娓娓道来，将枯燥的技术原理以一种清晰、易于理解的方式呈现出来。它并没有刻意追求华丽的辞藻或过于复杂的理论模型，而是专注于将核心概念解释清楚，并辅以大量的图示和实例。我尤其欣赏它关于“网络拓扑”部分的讲解，它不仅仅列举了星型、总线型、环型等基本拓扑结构，还深入分析了它们在实际应用中的演变和混合。书中通过大量的网络图，直观地展示了不同拓扑结构的特点，以及它们在布线、扩展和故障排除方面的差异。例如，在介绍以太网的发展时，它详细讲述了从早期的共享式以太网到后来的交换式以太网的演变，以及这种演变对网络性能带来的巨大提升。此外，书中对“数据链路层”的讲解也让我受益匪浅。它详细介绍了MAC地址的作用，以及ARP协议是如何实现IP地址与MAC地址之间的映射的。我特别喜欢它关于MAC帧格式的分析，它将每一部分的含义都解释得非常清楚，让我明白数据在物理链路上是如何被封装和传输的。而且，作者在讲解过程中，还会适时地穿插一些实际的网络设备，比如交换机和路由器的工作原理，这让我感觉自己仿佛置身于一个真实的通信网络环境中，更能体会到理论与实践的紧密结合。

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在我阅读这本书的过程中，最让我感到震撼的是它对于“带宽”这一核心概念的深入剖析。它并没有简单地将其定义为“传输速率”，而是从更深层次探讨了带宽的物理基础、影响因素以及其在不同通信场景下的具体表现。书中详细解释了信号的频率、带宽与信息容量之间的关系，以及为什么增加传输介质的带宽能够显著提升通信效率。我特别喜欢它关于光纤通信部分的内容，作者用非常生动形象的语言，解释了光信号是如何在光纤中传输的，以及如何通过多路复用技术（如WDM）来极大地增加同一根光纤的传输容量。它甚至涉及到了光学器件的一些基本原理，比如激光器和光电探测器的作用，这些内容虽然涉及到一些物理学知识，但作者的处理方式非常易懂，让我这个非物理专业背景的读者也能有所领会。此外，书中对无线通信带宽的讨论也让我茅塞顿开。它解释了电磁波的频谱划分、不同频段的特性以及为什么频谱资源如此宝贵。它还详细介绍了各种无线接入技术，比如Wi-Fi、蜂窝通信（2G、3G、4G、5G）以及未来的6G，并对比了它们在带宽、延迟、功耗等方面的差异。我尤其对5G技术中引入的毫米波频段和Massive MIMO等技术印象深刻，这些技术是如何在有限的频谱资源下实现超大带宽的，作者的讲解让我豁然开朗。这本书让我明白了，带宽的提升不仅仅是硬件的堆砌，更包含了深刻的通信理论和精巧的工程设计。它让我认识到，我们日常使用的各种高速网络服务，背后都凝聚着无数科学家和工程师的心血。

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这本书的语言风格，介于学术严谨和通俗易懂之间，找到了一种非常好的平衡点。作者在处理专业术语时，既保持了其准确性，又会用通俗的语言进行解释，从而避免了晦涩难懂的局面。我非常喜欢它在介绍“调制解调技术”时的讲解方式。它并没有直接陷入到复杂的数学推导中，而是先从声音信号如何在电话线上传输开始，引申出模拟信号和数字信号的区别，以及如何将数字信息转化为模拟信号进行传输，再将其还原。作者通过对比AM、FM、PSK、QAM等不同的调制方式，详细解释了它们在数据速率、抗干扰能力以及频谱效率方面的优缺点。我印象特别深刻的是，在讲解QAM时，它用了一个二维平面来表示星座图，并详细解释了如何通过不同的点来代表不同的比特组合，这种直观的展示方式，让我瞬间就明白了QAM的核心思想。此外，书中关于“编码”的章节也做得非常出色。它详细介绍了汉明码、CRC校验等错误检测和纠正码，并解释了它们在实际应用中的重要性。作者通过实例演示，让我能够清晰地理解这些编码是如何在数据传输过程中发现和修正错误的。总而言之，这本书的讲解方式，让复杂的技术原理变得触手可及，极大地激发了我对宽带通信网的深入学习兴趣。

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