具体描述
智能计算系统中的新型内存架构与算法优化 本书聚焦于当前信息技术领域中至关重要且快速发展的方向：智能计算系统对高效、低延迟、高能效内存架构的迫切需求，以及如何通过创新的算法设计来最大化现有和未来内存技术的潜力。 随着人工智能、大数据分析和物联网应用的爆炸式增长，传统冯·诺依曼架构中的“内存墙”问题日益凸显。数据传输的延迟和能耗已成为限制计算性能和系统能效的主要瓶颈。本书系统性地探讨了应对这一挑战的前沿研究与工程实践，涵盖了从底层硬件接口到上层软件优化的全栈视角。 第一部分：下一代内存技术与系统级集成 本部分深入剖析了当前正在从实验室走向商业化的非易失性存储器（NVM）技术及其在系统架构中的应用潜力。我们不仅关注其物理特性，更侧重于如何将这些新技术无缝集成到现代计算平台中，以克服传统DRAM和SRAM的局限。 第一章：相变存储器（PCM）与电阻式随机存取存储器（ReRAM）的机制与挑战 详细阐述了PCM和ReRAM的工作原理，包括其物理开关机制、耐久性限制和读写操作的时序特性。重点分析了这些内存的非对称性（Asymmetry）——读延迟、写延迟和擦除/重置延迟之间的巨大差异——对系统软件设计提出的新挑战。讨论了如何通过优化写入策略和引入新型电路设计来缓解热点效应和可靠性问题。 第二章：内存层次结构重构：超越传统缓存 本书探讨了如何利用NVM的密度优势，将其部署在不同层级的内存层次结构中。详细分析了将NVM用作持久化主存（Persistent Main Memory, PMM）的可行性。这包括操作系统如何管理PMM的持久性语义、事务性保证，以及在内存持久性模型下，如何设计高效的内存一致性协议，以确保多核环境下的数据完整性。 第三章：近存计算（Processing-in-Memory, PIM）的硬件范式 PIM是解决内存墙问题的终极目标之一。本章详细梳理了PIM的不同实现路径，包括基于SRAM的逻辑运算单元集成、利用电荷共享的模拟计算阵列，以及基于新兴内存单元（如ReRAM或MRAM）的存内计算（In-Memory Computing）架构。深入探讨了如何设计与特定计算任务（如稀疏矩阵乘法或激活函数运算）相匹配的PIM单元，并分析了数据在PIM单元和逻辑单元之间移动的开销与收益平衡点。 第二部分：面向新型内存特性的算法与软件优化 硬件的进步必须辅以软件层面的适应性创新才能发挥最大效能。本部分关注如何根据新型内存的延迟分布、带宽特性和耐久性限制，重新设计核心的计算算法和数据结构。 第四章：持久化数据结构的演进与优化 在PMM环境下，数据结构需要具备自动的持久性保证，而无需依赖传统的文件系统调用。本章详细介绍了面向NVM优化的B+树变体、哈希表和图结构。重点研究了非阻塞（Non-Blocking）和乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control）技术在持久化数据结构中的应用，以减少因维护日志和锁竞争带来的性能损失。 第五章：能效驱动的内存访问调度与内存虚拟化 针对NVM的能耗特性（尤其是写操作的较高能耗），本书提出了能效驱动的内存分配与调度策略。讨论了如何通过内存分层管理（将高频访问数据放入高能效SRAM或快速NVM，将低频数据放入大容量低速NVM）来实现整体功耗的最小化。同时，探讨了在虚拟化环境中，如何实现对PMM的细粒度资源隔离和高效的内存资源池化。 第六章：稀疏数据处理与存内计算的软件栈 针对机器学习和科学计算中常见的稀疏数据，本章提出了结合PIM架构的优化方案。研究了如何将稀疏矩阵的表示（如CSR、COO格式）直接映射到PIM阵列的物理布局上，从而最小化数据加载时间。探讨了领域特定语言（DSL）和编译器如何自动识别可并行化的存内操作，并将其翻译成底层的硬件控制序列，实现从高级算法到低级PIM执行的无缝对接。 第三部分：前沿应用与未来展望 本部分将理论和技术应用于实际的计算场景，展望了内存技术在未来计算领域的核心作用。 第七章：内存数据库与事务处理的性能边界 分析了新一代内存技术如何重塑高性能数据库系统的设计。重点讨论了无锁（Lock-Free）和版本控制（MVCC）机制在PMM数据库中的实现，以及如何利用NVM的快速写入能力来加速预写日志（Write-Ahead Logging）过程，从而大幅提高事务吞吐量。 第八章：面向边缘计算的低功耗内存解决方案 在资源受限的边缘设备上，功耗和成本是首要考虑因素。本章探讨了如何利用低功耗的MRAM或新型SRAM变体，结合数据压缩与容错编码技术，构建适合边缘AI推理任务的紧凑、持久且高效的内存子系统。 本书的读者对象包括计算机体系结构研究人员、系统软件工程师、数据库开发者，以及对下一代高性能计算基础设施感兴趣的高级学生和技术人员。本书旨在提供一个深入、全面且面向实践的指南，以驾驭快速演进的内存技术浪潮。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有