Advances in Computer Systems Architecture计算机体系结构进展 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Srikanthan, T.; Srikanthan, Thambipillai; Xue, Jingling

出品人:

页数:850

译者:

出版时间:2005-11

价格:994.40元

装帧:

isbn号码:9783540296430

丛书系列:

图书标签:

计算机体系结构
计算机系统
处理器设计
存储系统
并行计算
缓存
流水线
功耗优化
异构计算
新兴技术

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具体描述

This book constitutes the refereed proceedings of the 10th Asia-Pacific Computer Systems Architecture Conference, ACSAC 2005, held in Singapore in October 2005.The 65 revised full papers presented were carefully reviewed and selected from 173 submissions. The papers are organized in topical sections on energy efficient and power aware techniques, methodologies and architectures for application-specific systems, processor architectures and microarchitectures, high-reliability and fault-tolerant architectures, compiler and OS for emerging architectures, data value predictions, reconfigurable computing systems and polymorphic architectures, interconnect networks and network interfaces, parallel architectures and computation models, hardware-software partitioning, verification, and testing of complex architectures, architectures for secured computing, simulation and performance evaluation, architectures for emerging technologies and applications, and memory systems hierarchy and management.

《数据之海的导航者：现代信息系统的演进与未来》在信息洪流奔腾不息的今天，我们身处一个由数据编织而成的世界。从智能手机的每一次轻触，到全球金融市场的每一次跳动，再到人工智能驱动的每一次决策，其背后都跳动着一颗颗高效、强大的“心脏”——现代信息系统。它们是我们认识世界、改造世界、乃至塑造未来的基石。然而，这个看似无形却又无处不在的系统，其演进并非一蹴而就，而是无数智慧与汗水凝聚而成的结晶。本书《数据之海的导航者：现代信息系统的演进与未来》将带领读者踏上一段深入探索信息系统核心机制的旅程。我们不只是在描述一个抽象的概念，而是要揭示驱动我们数字生活的那些具体、实用的技术原理和设计哲学。这本书旨在为那些渴望理解现代计算如何运作，并对未来信息技术发展趋势感到好奇的读者提供一份详实、前瞻的解读。第一部分：计算的基石——从逻辑门到处理器一切的起点，是那个微小却蕴含无穷力量的逻辑门。我们从最基础的布尔代数出发，逐步理解AND、OR、NOT等基本逻辑门如何组合，构建出更复杂的电路。这本书将详细阐述半导体技术的发展如何从最初的真空管、晶体管，演进到今天集成电路的奇迹。我们将深入探讨微处理器（CPU）的内部构造：指令集架构（ISA）的演变，流水线技术如何实现指令并行执行，缓存层次结构的设计如何最大限度地减少内存访问延迟，以及乱序执行、预测执行等高级技术如何进一步挖掘计算潜力。我们会特别关注现代CPU设计中几个关键的创新方向。例如，多核处理器的普及如何改变了并行计算的格局，以及如何通过超线程技术进一步提升CPU的利用率。此外，我们还将探讨GPU（图形处理器）的崛起，它们强大的并行计算能力如何在科学计算、机器学习等领域发挥越来越重要的作用，以及CPU与GPU之间如何协同工作，共同完成复杂的计算任务。本书将以清晰的图示和实例，揭示这些技术细节的内在逻辑，让读者理解芯片制造商们是如何在有限的空间和功耗下，不断挑战性能的极限。第二部分：数据的脉络——存储、通信与互联计算的强大离不开数据的支撑，而数据的流动与存储，则是信息系统能否高效运转的另一条关键脉络。本书将深入剖析各类存储技术，从速度最快的寄存器、多级缓存，到容量巨大的DRAM（动态随机存取存储器），再到持久性存储的SSD（固态硬盘）和HDD（机械硬盘）。我们将探讨它们各自的优缺点，以及在不同应用场景下的最优选择。了解存储器的工作原理、访问时序以及容量扩展技术，对于理解系统整体性能至关重要。数据在不同计算单元、不同设备之间的高速传输，同样是现代信息系统的生命线。我们将详细介绍总线技术（如PCIe）的设计原理，以及网络通信协议（如TCP/IP）在数据传输中的关键作用。本书将不仅仅停留在接口和协议的表面，而是会深入分析网络拓扑结构、交换技术、路由算法等，解释数据包如何在错综复杂的网络中穿梭，最终到达目的地。特别地，随着云计算和分布式系统的兴起，数据中心的互联互通变得前所未有的重要。我们将探讨高速以太网、InfiniBand等技术，以及它们如何支撑起海量数据的高效流动。理解这些技术，能够帮助我们更好地把握云计算的底层架构，以及大规模分布式系统为何能展现出惊人的弹性与吞吐量。第三部分：系统的骨架——操作系统与软件栈硬件的强大需要软件的驱动，而操作系统（OS）则扮演着连接硬件与应用程序的桥梁。本书将详细阐述操作系统的核心功能：进程管理、线程调度、内存管理、文件系统以及设备驱动。我们会深入理解多任务、多线程的实现机制，以及虚拟内存技术如何让程序“看到”比物理内存更大的地址空间。理解操作系统的调度算法，例如优先级调度、时间片轮转等，有助于我们理解为什么不同的应用程序会获得不同的响应速度。文件系统的设计，如FAT、NTFS、ext4等，则直接影响着数据的存储效率、安全性和访问速度。本书将通过剖析这些操作系统组件的内部工作原理，让读者明白，应用程序的性能往往受到底层操作系统设计的影响。此外，我们将探讨现代软件栈的层次结构，从操作系统到运行时环境（如Java Virtual Machine, .NET CLR），再到各种编程语言和框架。理解不同层次的抽象和优化，对于编写高效、可维护的软件至关重要。本书将为读者提供一个全面的视角，理解从硬件指令到用户界面的每一个环节是如何协同工作的。第四部分：并行与分布式——现代计算的新范式传统的单线程、单进程计算模式已经无法满足日益增长的计算需求。本书将重点探讨并行计算与分布式计算的原理与实践。我们将详细介绍并行计算的几种主要模型：共享内存模型（SMP）和分布式内存模型（MPP）。对于共享内存模型，我们将深入分析并发控制技术，如锁、信号量、原子操作等，以及如何避免死锁和竞态条件。在分布式计算领域，本书将介绍各种分布式系统架构，包括客户端-服务器模型、对等网络模型、主从模型等。我们将深入探讨分布式一致性问题，例如CAP定理及其在实际系统中的应用。分布式事务、分布式锁、一致性哈希等概念也将得到详细的阐述，帮助读者理解如何构建能够处理海量数据和高并发请求的分布式系统。本书还将重点介绍现代并行与分布式计算中的一些前沿技术和框架，例如MapReduce、Spark等批处理框架，以及Kafka、RabbitMQ等消息队列系统。这些技术是构建大数据处理平台和微服务架构的核心组件，理解它们的工作原理，将为读者在数据科学、人工智能等领域的研究和实践打下坚实的基础。第五部分：智能时代的驱动力——加速器与专用硬件随着人工智能、机器学习、深度学习等技术的飞速发展，通用的CPU已经难以满足其巨大的计算需求。本书将重点介绍各种专用计算加速器。我们将深入探讨GPU（图形处理器）在通用计算（GPGPU）方面的巨大潜力，以及CUDA、OpenCL等并行计算平台如何使开发者能够充分利用GPU的并行处理能力。除了GPU，我们还将介绍其他新兴的计算加速器，如FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路）。FPGA的灵活性使其在原型设计和特定领域加速方面具有优势，而ASIC则能在功耗、性能和成本方面达到极致优化，尤其适用于大规模部署的AI芯片。我们将分析这些专用硬件的设计理念、工作原理以及它们在人工智能、高性能计算、嵌入式系统等领域的应用案例。本书将不仅仅停留在硬件的介绍，而是会深入分析这些加速器如何与软件框架（如TensorFlow, PyTorch）相结合，共同构建起强大的AI计算能力。理解这些加速器的工作原理和优化方法，是掌握未来计算发展趋势的关键。第六部分：未来的展望——量子计算、神经形态计算与可持续计算信息技术的演进永无止境。本书的最后一部分将带领读者展望计算的未来。我们将对量子计算的基本原理进行介绍，包括量子比特、叠加态、纠缠等概念，并探讨量子计算在密码学、药物研发、材料科学等领域的潜在颠覆性影响。尽管目前仍处于早期阶段，但量子计算无疑代表着下一代计算的革命方向。此外，我们还将介绍神经形态计算。这种仿生学的计算模式试图模仿人脑的结构和工作方式，有望在低功耗、高效率的模式识别和机器学习任务中取得突破。本书将探讨神经形态芯片的设计理念，以及它与传统冯·诺依曼架构的根本区别。最后，我们无法回避可持续计算的重要性。随着计算需求的爆炸式增长，能耗问题日益严峻。本书将探讨如何通过优化硬件设计、改进算法、提高能效比以及发展绿色计算中心等方式，来实现计算的可持续发展。《数据之海的导航者：现代信息系统的演进与未来》不仅仅是一本书，它是一次对我们所处数字世界根基的深度溯源，是对驱动我们进入智能时代的强大力量的全面剖析，更是对未来计算无限可能的一次充满洞见的探索。无论您是计算机科学的学生、研究人员，还是对技术充满热情的从业者，亦或是任何渴望理解我们数字生活的驱动机制的读者，本书都将为您打开一扇通往更深层理解的大门。在这里，您将学会如何在这片浩瀚的数据之海中，做一个更敏锐、更具洞察力的导航者。