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陈少杰 著

图书标签:

• 片上网络
• NoC
• 可重构计算
• 计算机体系结构
• 并行计算
• 嵌入式系统
• 硬件设计
• 通信网络
• 低功耗设计
• 异构计算

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118091779

商品编码：29728972826

包装：平装

出版时间：2014-02-01

基本信息

书名：可重构片上网络

定价：79.00元

作者：陈少杰

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-02-01

ISBN：9787118091779

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《可重构片上网络》(作者陈少杰、蓝英诚、蔡文宗、胡玉衡)共分为三个部分。**部分，简要介绍了NoC的主要概念，除了介绍动机和基本原理外，还给出了基本的背景知识，以便读者简要了解相关学科；第二部分，讨论了NoC网络性能改进的设计方法，包括路由、故障容错、能量感知和任务调度等；第三部分，阐述了一个基于双向链路的NoC平台结构实例，详细分析了包括设计原理，性能改进特性，故障容错和能量感知特点等。

内容提要

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《可重构片上网络》(作者陈少杰、蓝英诚、蔡 文宗、胡玉衡)阐述了近年片上网络实现和设计方面 的进展，专注于从物理、网络到应用层的大量片 上通信问题。深入探索了包括包路由、资源仲裁和通 信调度等特定主题。此外，深入研究 并给出了一个新颖的双向通道NoC体系结构， 《可重构片上网络》为需要实践经验的工程师提 供了关于片上网络设计和实现方面的知识。
为读者详细介绍了NoC设计的各方面基础知识， 并为有NoC经验的设计人员做了深入分析 以开展进一步的研究。
描述了多种片上通信体系结构，包括一个新颖的 双向通信通道NoCo。

目录

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部分 片上网络介绍
　章 以通信为中心的设计
　　1．1 以通信为中心的设计概念
　　　1．1．1 多处理器SoC
　　　1．1．2 传统的片上通信方案
　　　1．1．3 NoC的出现
　　1．2 NoC概念
　　1．3 NoC的分层
　　　1．3．1 物理层
　　　1．3．2 网络层
　　　1．3．3 应用层
　　1．4 动机和贡献
　　　1．4．1 动机
　　　1．4．2 贡献
　　1．5 本书章节组织结构
　　参考文献
　第2章 预备知识
　　2．1 背景知识
　　2．2 传统NoC体系结构
　　2．3 传统路由器体系结构
　　2．4 流控机制
　　　2．4．1 包缓冲流控
　　　2．4．2 基于虫洞流控的路由器
　　　2．4．3 基于虚通道流控的路由器
　　2．5 路由和仲裁技术
　　　2．5．1 问题分解
　　　2．5．2 当前技术发展水平
　　2．6 服务质量控制
　　　2．6．1 面向连接方法
　　　2．6．2 无连接方法
　　2．7 可靠性设计
　　　2．7．1 NoC的故障类型
　　　2．7．2 NoC的可靠性设计
　　2．8 能量感知任务调度
　　参考文献
第二部分 片上网络设计方法探究
　第3章 高性能NOC路由技术
　　3．1 NoC路由基础知识
　　　3．1．1 NoC路由特性
　　　3．1．2 死锁和活锁问题
　　　3．1．3 NoC中无死锁路由方法
　　3．2 基于转向模型的路由基础知识
　　　3．2．1 奇偶转向模型
　　　3．2．2 奇偶转向模型路由算法，ROUTE
　　　3．2．3 提出转向模型路由方法的动机
　　3．3 转向模型全自适应路由
　　　3．3．1 转向禁令解除
　　　3．3．2 路径禁令解除
　　　3．3．3 无死锁和无活锁
　　　3．3．4 故障容错优点
　　　3．3．5 性能评估
　　3．4 小结
　　参考文献
　第4章 NoC可靠性中性能和能量均衡技术
　　4．1 NoC的可靠性
　　4．2 NoC可靠性技术
　　4．3 故障模型
　　4．4 NoC的能耗
　　　4．4．1 能量度量推导
　　　4．4．2 重传缓冲器的影响
　　　4．4．3 每个有用位能量的重新计算
　　4．5 实验结果
　　　4．5．1 实验建立
　　　4．5．2 用于实验的差错控制编码
　　　4．5．3 结果分析
　　4．6 小结
　　参考文献
　第5章 NoC Dvs系统的能量感知任务调度
　　5．1 问题陈述
　　　5．1．1 应用和体系结构定义
　　　5．1．2 广义能量感知任务调度问题
　　　5．1．3 动态电压调节(DvS)
　　5．2 启发性例子
　　5．3 算法解决方案
　　　5．3．1 任务优先权排序
　　　5．3．2 任务分配
　　　5．3．3 功率优化
　　　5．3．4 重调度建立
　　5．4 实验结果
　　5．5 小结
　　参考文献
第三部分 个案研究：双向NOC(BiNOC)体系结构
　第6章 双向NoC体系结构
　　6．1 问题描述
　　　6．1．1 启发性例子
　　　6．1．2 通道带宽利用率
　　6．2 双向通道
　　　6．2．1 设计需求
　　　6．2．2 相关工作
　　6．3 BiNoC：双向NoC路由体系结构
　　　6．3．1 采用虫洞流控的BiNoC路由器
　　　6．3．2 采用虚通道流控的BiNoC路由器
　　　6．3．3 重构输A／输出端口
　　　6．3．4 通道控制模块
　　　6．3．5 虚通道分配器
　　　6．3．6 开关分配器
　　6．4 双向通道方向控制
　　　6．4．1 路由器间传输方案
　　　6．4．2 双向通道路由方向控制
　　　6．4．3 资源竞争
　　　6．4，4 包排序
　　　6．4．5 包传输中断
　　6．5 BiNoC特性
　　　6．5．1 实验建立
　　　6．5．2合成流量分析
　　　6．5．3 实际应用实验
　　　6．5．4 面积和功耗的实现细节
　　　6．5．5 实现开销
　　6．6 小结
　　参考文献
　第7章 BiNoC的服务质量
　　7．1 NoC的QoS控制
　　7．2 NoC典型的五连接Qos机制
　　7．3 启发性例子
　　7．4 BiNoC路由器的QOS设计
　　　7．4．1 优先vC管理和路由器间仲裁
　　　7．4．2 优先权排序的无死锁路由约束
　　7．5 路由器间传输方案
　　7．6 BiNOC通道方向受控的QoS设计
　　　7．6．1 高优先级有限状态机的操作
　　　7．6．2 低优先级有限状态机的操作
　　7．7 性能评估
　　　7．7．1 BiNoC—QoS和BiNoC一4vC的比较
　　　7．7．2 BiNOC-0S和NOC—QOS的比较
　　　7．7．3 优先路由分析
　　　7．7．4 消耗率分析
　　　7．7．5 CS和BE通信流的比较
　　7．8 小结
　　参考文献
　第8章 B5NOC中的故障容错
　　8．1 问题和动机
　　8．2 故障容错基础知识
　　　8．2．1 NoC申的故障类型
　　　8．2．2 NoC中的故障容错
　　　8．2．3 NoC中的双向通道
　　　8．2．4 当前的故障容错方案问题
　　　8．2．5 我们提出的技术方法
　　8．3 双向故障容错NoC体系结构
　　　8．3．1 双向通道
　　　8．3．2 双向路由器体系结构
　　　8．3．3 通道方向变化握手协议
　　　8．3．4 故障容错控制步骤
　　　8．3．5 路由器间死锁和解决方法
　　　8．3．6 失效率改进
　　　8．3．7 可靠性提高
　　8．4 实验结果
　　　8．4．1 合成流量实验
　　　8．4．2 真实流量实验
　　　8．4．3 开销分析
　　8．5 小结
　　参考文献
　第9章 BsNOC能量感知应用映射
　　9．1 引言
　　　9．1．1 任务和通信调度
　　　9．1．2 BiNoC体系结构通信模型
　　9．2启发性例子
　　9．3 BiNoC的任务和通信调度
　　　9．3．1 BiNoC中的通信模型和流量
　　　9．3．2 性能改进方法
　　　9．3．3 自学习和滤网框架
　　9．4 功耗优化方案
　　　9．4．1 粗粒度功耗优化
　　　9．4．2 细粒度功耗优化
　　　9．4．3 有效功耗调度
　　9．5 实验结果
　　9．6 小结
　　参考文献
　0章 总结
附录A 仿真环境
附录B 性能度量
　参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《精巧互联：现代电子系统的脉络》 在信息爆炸的时代，电子系统的设计与性能已成为衡量科技进步的关键指标。从智能手机的微型芯片到高性能计算的庞大集群，连接构成了这一切高效运作的基石。本书《精巧互联：现代电子系统的脉络》并非聚焦于某一特定技术，而是深入剖析了电子系统内部信息传输的底层逻辑与演进之道，旨在揭示驱动当今数字世界运转的“血管”与“神经”系统。 第一章：信号的涌动——从比特到信息流 本章将追溯信息传播的源头，探讨数字信号如何在电子元件之间传递。我们将从最基础的二进制度量单位——比特——出发，理解其承载的意义，并进一步阐述比特如何汇聚成信息流。这一过程涉及到信号的编码、传输介质的特性、以及在不同层级上信息流的形态变化。我们将考察逻辑门、寄存器等基本单元如何处理和传递信号，以及这些微观层面的操作如何累积，最终形成复杂的数据流。此外，本章还将触及信号完整性这一至关重要的议题，分析信号在传输过程中可能遇到的失真、噪声等问题，以及早期解决这些问题的基本方法。我们将看到，即便在最简单的电路设计中，对信号特性的理解也是一切互联的基础。 第二章：连接的艺术——串行与并行的对话 本章将深入探讨信息在电子系统中两种最基本的传输模式：串行传输与并行传输。我们将详细解析这两种模式的原理、优缺点，以及它们在不同应用场景下的适用性。串行传输以其简洁的布线和低成本的优势，在高性能接口、长距离通信等领域大放异彩；而并行传输则凭借其高吞吐量，在数据总线、内存接口等对速度要求极高的场景中扮演着重要角色。本书将通过生动的实例，展示不同类型的串行接口（如USB、PCIe）和并行接口（如SATA、早期CPU总线）的设计思想与技术演进。我们还将探讨在现代设计中，如何通过串行化、解串行化以及时钟同步等技术，来优化并行传输的效率，并解决串行传输的低效问题，展现两者之间动态的平衡与融合。 第三章：路径的规划——从点到点的网络思维 当系统的规模扩大，连接点增多时，如何有效地规划信息传输的路径就变得至关重要。本章将引入“网络”的概念，将其从宏观的网络世界映射到微观的电子系统内部。我们将探讨点对点通信的基本模型，以及在多节点系统中，如何构建通往目标节点的“路径”。这涉及到路由的基本概念，即如何根据信息的目的地，选择最优的传输通道。我们我们将初步了解在简单的网络拓扑结构中，如总线型、星型、环型等，信息是如何被导向其最终目的地的。同时，本章也将引出对延迟、带宽、拥塞等网络性能指标的早期认识，为后续更复杂的网络结构打下基础。 第四章：时序的律动——同步与异步的协奏曲 信息在电子系统中传输，离不开精准的时间控制。本章将聚焦于“时序”这一核心概念，深入分析同步与异步两种主要的时序控制机制。同步时序依赖于全局时钟信号，确保所有操作在同一时间点上进行，其优点在于设计简单、易于理解，广泛应用于CPU内部、时序逻辑电路等。我们将考察时钟的产生、分发，以及时序约束对系统性能的影响。与之相对，异步时序则不依赖全局时钟，而是通过握手信号来协调数据传输，其优点在于能耗低、对工艺变化不敏感，在一些低功耗设备和特殊应用中具有独特优势。本书将对比分析同步和异步设计的优劣，并探讨混合时序的设计策略，展现时间在信息流动中的重要作用。 第五章：抽象的层级——从物理到逻辑的蜕变 现代电子系统极其复杂，其设计往往需要多层级的抽象。本章将探讨信息在不同抽象层级上的表达与处理。从最底层的物理信号，到逻辑门电路，再到更高级别的模块和系统，信息以不同的形态存在。我们将考察数字逻辑的构建，如何从简单的逻辑门组合成更复杂的组合逻辑和时序逻辑。本章还将介绍硬件描述语言（HDL）在描述和设计复杂电子系统中的作用，以及如何通过仿真和综合工具，将抽象的逻辑设计转化为实际的硬件电路。我们将理解，正是这种层层递进的抽象，使得工程师能够应对日益增长的设计复杂度，并确保信息在不同层级之间能够无缝衔接。 第六章：缓冲的智慧——提升效率的策略 信息在传输过程中，其速率往往不匹配，或者需要临时存储。本章将深入探讨“缓冲”这一关键技术，及其在提升电子系统效率方面的重要作用。我们将介绍各种类型的缓冲器，如FIFO（先进先出队列）、寄存器等，它们如何充当信息流中的“蓄水池”，解决发送端与接收端速率不匹配的问题。通过缓冲，可以有效避免数据丢失，平滑数据流，并允许不同速度的模块协同工作。本书将通过实例解析，展示缓冲器在I/O接口、处理器与内存之间、以及多级流水线设计中的应用，理解缓冲如何成为提升整体系统吞吐量和响应速度的关键策略。 第七章：误差的抗争——可靠性的保障 在复杂的电子系统中，信号传输过程中难免会受到各种干扰，导致错误发生。本章将聚焦于“误差检测与纠正”这一议题，探讨工程师如何构建健壮的电子系统，保障信息传输的可靠性。我们将介绍常见的误差类型，如比特翻转、噪声干扰等，并深入分析各种错误检测机制，如奇偶校验、CRC（循环冗余校验）等。更进一步，本章还将介绍纠错码（ECC）的基本原理，以及它们如何在存储器、通信链路等关键领域发挥作用，主动修复传输中的错误。我们将理解，可靠性是电子系统正常运行的基石，而误差的抗争是实现这一基石的关键手段。 第八章：功耗的考量——绿色电子的未来 随着电子设备日益普及，功耗已成为一个不可忽视的问题。本章将从连接的角度，探讨电子系统中的功耗产生与优化。我们将分析信息在传输、处理过程中所消耗的能量，并介绍各种降低功耗的设计技术。这包括时钟门控、低功耗逻辑设计、以及如何通过优化互联结构来减少不必要的信号活动。本书还将探讨自适应与动态功耗管理策略，即根据系统负载动态调整功耗，实现能源的最优利用。我们将理解，设计精巧互联的电子系统，不仅要追求高性能，更要兼顾绿色节能，为可持续发展贡献力量。 第九章：互联的演进——展望未来 本章将对前面章节所探讨的互联技术进行回顾与总结，并展望未来电子系统互联的发展趋势。我们将讨论随着摩尔定律的放缓，以及对更高性能、更低功耗需求的驱动，互联技术将如何继续演进。这可能包括更高速率的串行接口、更先进的拓扑结构、以及更智能的路由与调度算法。本书还将探讨光互连、量子互连等前沿技术，它们可能在未来的电子系统中扮演的角色。通过对互联技术演进历程的梳理，我们将更清晰地看到，支撑现代电子系统不断突破的，正是那不断精巧、高效的“脉络”。 《精巧互联：现代电子系统的脉络》力求以清晰的逻辑、严谨的分析，带领读者穿越层层技术迷雾，理解电子系统内部信息流动的深层奥秘。本书适合对电子系统设计、计算机体系结构、通信技术等领域感兴趣的学生、工程师及研究人员阅读，旨在启发读者从“连接”这一根本视角，审视和理解日新月异的数字世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格实在是过于晦涩和哲学化了，完全没有体现出工程技术书籍应有的严谨和清晰的逻辑层次。作者似乎沉迷于用一种近乎诗意的语言来描述本应是冰冷、精确的硬件交互过程。比如，描述一个简单的信号传递，可以引出关于“信息熵减小”的冗长讨论，这对于试图理解特定硬件模块如何协同工作的读者来说，无疑是巨大的时间浪费。我花了大量时间试图从那些弯弯绕绕的句子中，提取出哪怕一条明确的技术规范或者一个可供复现的实验流程，但最终徒劳无功。书中缺失了至关重要的“图示”和“案例分析”。一个关于复杂系统的描述，没有清晰的架构图辅佐，就像没有地图的探险，令人无所适从。我希望看到的是时序图、寄存器映射或者资源分配策略的详细分解，而不是这种对“连接的本质”的无休止的追问。这种写作手法，更像是哲学论文的摘要，而非一本严肃的工程参考书。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本书，我本来是冲着“网络”这个词来的，期待能深入了解现代通信架构的底层逻辑。然而，这本书的重点似乎完全偏离了我的预期航道。它并没有深入探讨数据包的路由、拥塞控制或者不同网络协议栈的性能优化，反而花了很多篇幅去描述一种非常基础且略显抽象的“连接管理”概念。书中对于如何实现高效的数据传输链路几乎没有提及，更别说涉及到复杂的拓扑结构设计和负载均衡策略了。读完前三章，我感觉自己像是在看一本关于如何搭建简单电路板的入门指南，而不是一本关于现代“片上网络”的专业著作。大量的篇幅被用来阐述为什么需要连接，而不是如何构建一个健壮、快速的连接系统。这让习惯了阅读IEEE论文和标准文档的我，感到非常困惑和失望。对于一个希望了解先进SoC内部通信机制的工程师来说，这种基础的、几乎停留在概念层面的描述，实在难以满足对深度和广度的渴求。我期待的宏大蓝图，最终只呈现给我一堆零散的、未经实践检验的理论片段。

评分☆☆☆☆☆

关于性能评估的部分，这本书的处理简直是敷衍了事。当涉及到衡量网络效率的关键指标时，作者仅仅是泛泛地提到了“延迟”和“吞吐量”这两个名词，却从未深入探讨过任何实际的度量方法或基准测试（Benchmark）流程。我非常想知道，在作者设想的这个“可重构”的框架下，当网络负载达到饱和时，实际的端到端延迟会如何变化？是否有针对不同应用场景（如图像处理、AI推理）的QoS（服务质量）保证机制？书中对此一片空白。相反，它花了大量篇幅去讨论一个在现代多核处理器中几乎已经过时的“静态资源预留”模型，并声称其具有某种“内在的和谐性”。这种对落后或不成熟模型的过度美化，让我对作者的行业洞察力产生了深深的怀疑。缺乏量化的数据支持和对比分析，使得这本书的论点漂浮不定，无法作为任何实际设计决策的参考依据。

评分☆☆☆☆☆

从软件实现的视角来看，这本书对驱动程序和API设计的探讨也显得力不从心。对于一个需要将应用逻辑与底层硬件网络高效对接的开发者而言，我最需要的是一套清晰、稳定、低开销的接口规范。这本书里提供的，却是一套充满了自创术语的“交互范式”，这些范式似乎只在作者构建的那个封闭的理论模型中才能自洽运行。没有任何关于C++模板、Rust所有权模型或者CUDA/OpenCL如何与这些“片上网络”交互的实用代码片段或设计模式。它完全没有触及到异构计算环境中，如何通过高效的内存访问和零拷贝技术来优化数据传输的实际工程问题。读完后，我感觉自己并没有获得任何可以直接用于我当前项目中的工具或思路，它更像是一部关于“如何思考网络”的教材，而不是“如何构建网络”的实战指南，对于工程实践者的价值极其有限。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“可重构”特性描述得尤其令人摸不着头脑。如果我理解得没错，一个好的可重构系统应该提供灵活的配置接口和快速的运行时切换能力。然而，这本书对“如何实现重构”的论述，几乎全部集中在软件层面的抽象配置工具上，而对于底层硬件如何支持这种动态重构——比如，如何安全地重路由数据流、如何处理正在进行的事务中断、如何确保配置切换过程中的数据完整性——这些核心的技术挑战，作者完全避而不谈。书中提及的“重构”更像是概念上的逻辑切换，而不是物理或虚拟连接的实时修改。它没有提供任何关于FPGA逻辑重载、或者通过软件定义的网络（SDN）思想来管理片上资源的具体架构细节。这使得我对“可重构”这三个字背后的技术含量感到非常怀疑，它更像是一个吸引眼球的噱头，而非一个经过充分技术论证的创新点。