Network-on-Chip Architectures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Chrysostomos Nicopoulos

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2009-10-01

价格:USD 129.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789048130306

丛书系列:

图书标签:

• 详细
• NOC
• NoC
• 网络片上互连
• 计算机体系结构
• 并行计算
• 嵌入式系统
• VLSI
• 芯片设计
• 通信网络
• 低功耗设计
• 性能优化
• 硬件加速

好的，下面是一份图书简介，内容与《Network-on-Chip Architectures》无关，聚焦于其他技术领域，字数约为1500字。 --- 书名：面向大规模应用的量子计算与经典计算混合系统架构设计 作者：[此处可插入虚构的作者姓名] 出版日期：[此处可插入虚构的出版年份] 简介 随着经典计算技术逼近冯·诺依曼架构的物理极限，以及量子计算展现出解决特定复杂问题（如大数分解、分子模拟和优化问题）的潜力，如何有效地融合这两种截然不同的计算范式，构建出既能处理传统任务又具备量子加速能力的混合系统，已成为当前高性能计算领域的前沿挑战。本书《面向大规模应用的量子计算与经典计算混合系统架构设计》深入探讨了这一复杂而关键的领域，为系统架构师、计算机科学家以及高级软件工程师提供了一套全面的理论框架、设计原则和实践指导。 本书的核心在于解析“混合系统”的本质——即如何在一个统一的计算环境中，无缝地调度、管理和协调量子处理器（QPU）与经典处理器（CPU/GPU）之间的工作流。我们首先从底层硬件接口开始，详细剖析了当前主流的量子硬件模型（如超导量子位、离子阱、拓扑量子位）及其I/O限制，着重分析了量子控制层与经典控制层之间的时序同步和数据交换瓶颈。理解这些物理约束是设计高效混合系统的先决条件。 在系统架构层面，本书提出了多种创新的混合计算模型。我们不仅仅停留在将量子计算视为一个简单的加速器，而是深入研究了“协同计算”的复杂性。例如，我们讨论了如何根据问题的性质（如迭代深度、误差敏感性、数据依赖性）来动态划分计算任务，决定哪些部分应在经典机上执行，哪些必须在量子机上利用其指数级优势。书中详细比较了“量子先导-经典辅助”和“经典主导-量子即时加速”两种主流策略的适用场景和性能权衡。 书中一个重要的篇幅致力于混合系统软件栈的设计与优化。我们认为，一个强大的混合架构必须建立在高效的软件工具链之上。这包括新型的编译器、运行时环境和操作系统接口。我们介绍了如何设计能够理解量子指令集（如QASM或更高级别的中间表示）的经典编译器，使其能够有效地将高层次的量子算法（如VQE、QAOA）分解为适用于特定QPU架构的微操作序列。此外，本书还重点阐述了错误缓解和容错机制在混合系统中的集成策略。由于当前NISQ（有噪声中等规模量子）设备的局限性，如何利用经典资源对量子结果进行后处理、误差估计和迭代修正，是实现实际应用价值的关键。 本书对内存层次结构和数据管理进行了专门的探讨。量子态的制备、测量和存储是混合系统中的主要开销之一。我们提出了适用于混合系统的“量子缓存”概念，探讨了如何通过优化经典内存与量子控制单元之间的低延迟互连来减少量子计算周期的等待时间。书中包含了几种创新的数据传输协议，旨在最小化量子计算的“冷启动”时间，这对于需要频繁进行量子-经典往返的应用至关ட்ட。 在应用案例方面，本书聚焦于当前最具前景的混合应用场景。我们详细分析了量子化学模拟中如何使用经典优化器驱动VQE循环，以及在组合优化问题中如何利用量子退火或量子近似优化算法（QAOA）求解，并辅以经典启发式算法进行解的精炼。此外，本书还扩展到机器学习领域，探讨了量子增强的深度学习模型（如量子卷积网络）中，经典和量子层如何协同工作以提升特征提取能力。 本书的特色之一是其对大规模异构并行化的深入研究。随着量子处理单元的数量和复杂度的增加，如何将一个大型混合问题分布到多个QPU和CPU集群上成为必须解决的问题。我们介绍了基于图论和拓扑感知的任务分配算法，确保计算负载在异构资源之间得到均衡，并最大程度地减少跨节点通信的延迟。 本书不仅仅是理论的堆砌，更融合了前沿的研究成果和工程实践的洞察。书中包含了多个详尽的架构仿真案例，利用先进的性能建模工具，对不同混合架构的吞吐量、延迟和能效进行了量化比较。这些案例有助于读者理解理论模型在实际部署中的局限与优势。 《面向大规模应用的量子计算与经典计算混合系统架构设计》旨在成为该领域内一本里程碑式的著作，它填补了纯量子算法研究与传统高性能计算系统设计之间的鸿沟。无论您是致力于构建下一代超级计算机的硬件工程师，还是正在探索量子霸权实际应用路径的软件研究人员，本书都将为您提供不可或缺的蓝图和工具集，以应对未来十年计算架构的革命性挑战。它清晰地描绘了量子与经典计算交汇的未来图景，并为如何实现这一宏伟目标指明了方向。本书的阅读对象包括但不限于： 1. 高性能计算（HPC）架构师和系统工程师。 2. 计算机体系结构专业的研究生和博士后学者。 3. 致力于开发量子软件和中间件的开发人员。 4. 负责制定下一代计算战略的企业技术领导者。 通过本书的学习，读者将能够掌握设计、评估和优化未来混合量子-经典计算系统的核心能力。

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作为一名对高性能计算和嵌入式系统有浓厚兴趣的学术研究者，《Network-on-Chip Architectures》这本书对我而言，更像是一扇通往未来计算架构的窗口。我期待书中能够深入探讨NoC在异构计算、大规模并行处理以及AI加速器等前沿领域的应用。例如，书中是否会分析NoC如何有效地连接CPU、GPU、DSP以及专用AI芯片，并优化数据流以实现极致的计算效率？我非常希望看到书中能够对各种新兴的NoC通信范式进行前瞻性的探讨，例如基于光互连的NoC、量子NoC，甚至是未来的神经形态计算中的信息传输机制。此外，对于大规模分布式系统的设计，NoC的 Scalability 和 Fault Tolerance 是核心问题，我期待书中能够提供一些理论上的分析框架和实际的设计指南，帮助我们构建更鲁棒、更具扩展性的系统。书中在性能建模和仿真方面，如果能包含一些先进的工具和技术介绍，那将是锦上添花，能极大地帮助我们进行实验和验证。

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对于一位在SoC设计领域摸爬滚打了数年的工程师来说，《Network-on-Chip Architectures》这本书的出现，无疑是填补了我对现代片上系统互连架构理解上的一个重要空白。我深信，这本书不会止步于概念的堆砌，而是会深入到实际的设计细节和性能优化策略。我最希望看到的是书中能够对目前主流的NoC协议和标准进行详尽的解读，例如AXI interconnect标准在NoC中的应用，以及一些新兴的、针对特定应用场景优化的NoC架构。对于性能方面的考量，我期待书中能够提供一套系统性的性能评估方法论，包括如何进行仿真、性能瓶颈的识别以及相应的优化技术，例如缓存管理、流量整形等等。在功耗方面，我也希望书中能有章节专门探讨如何设计低功耗的NoC，比如动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控在NoC中的应用，以及能量采集等前沿技术。另外，对于一些大型、复杂的SoC项目，可测试性（Testability）和可靠性（Reliability）也是不容忽视的环节，希望书中能触及这些方面，提供一些设计上的考量和方法。

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在我看来，一本优秀的《Network-on-Chip Architectures》应该不仅仅是技术的罗列，更能引发读者对未来计算模式的思考。我期望这本书能够超越单纯的架构设计，触及NoC在整个芯片生态系统中的定位，以及它如何影响软件开发和应用部署。例如，书中是否会探讨NoC的设计如何与高级编程模型（如OpenMP、MPI for MPI）相结合，以降低软件开发者的负担，并充分发挥硬件的并行能力？我希望看到书中能够对NoC的标准化进程和未来的发展趋势进行一些预测和分析，帮助我们把握行业发展的脉搏。另外，这本书的实践性也是我非常看重的，如果书中能够提供一些代码示例、设计工具的使用指南，甚至是具体的案例研究，那将极大地增强其可读性和实用性，让读者能够将理论知识转化为实际的设计和实现。我期待这本书能够启发我思考如何设计出更智能、更高效、更具弹性的片上通信系统。

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这本《Network-on-Chip Architectures》的书名听起来就充满了技术深度和前沿性，作为一名刚接触这个领域的初学者，我抱着极大的好奇心和学习的热情翻开了它。一开始，我最期待的就是书中能够清晰地梳理出NoC的基本概念和发展历程，让我能够对这个复杂的领域有一个宏观的认识。想象中，它应该会从最基础的通信模型讲起，比如包交换和电路交换，然后逐步引入NoC特有的拓扑结构，比如网格（Mesh）、环（Torus）以及更复杂的层次化结构。我尤其希望能看到书中对不同拓扑结构在性能、功耗和可扩展性方面的权衡分析，这对于理解NoC设计的核心挑战至关重要。此外，作为一名有一定硬件基础的读者，我也很期待书中能够深入探讨NoC中的路由算法，例如XY路由、自适应路由以及更高级的流控制机制，理解它们如何影响数据传输的效率和网络的拥塞状况。书中对于网络接口（NI）的设计也会是我的关注点，因为这直接关系到片上处理器与NoC之间的交互效率。

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对于一名从事通信网络研究的学者，《Network-on-Chip Architectures》这本书的书名让我联想到许多与传统通信网络相似但又截然不同的挑战。我更倾向于从网络理论和协议设计的角度来审视这本书。我期待书中能够深入探讨NoC中的QoS（Quality of Service）保障机制，例如如何为不同优先级的数据流提供延迟和带宽保证，这对于实时性要求高的应用至关重要。此外，网络安全在片上系统中的重要性日益凸显，我希望书中能够涉及NoC中的安全威胁和防护策略，例如加密、认证以及防范侧信道攻击等。书中对于NoC的动态重配置能力以及自适应性（Adaptivity）也会是我的关注点，尤其是在面对多变的工作负载和硬件故障时，NoC如何能够智能地调整其通信路径和资源分配。我还会关注书中对于NoC的协议栈设计，特别是其与传统网络协议栈的异同，以及是否存在一些新的、更轻量级的协议能够适应片上环境的需求。

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