人工智能
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118千字
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2021-03-01
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主编推荐语
B站知名芯片大UP主“老石谈芯”力作,详解FPGA在异构计算时代的新方向和新技术。
内容简介
FPGA(现场可编程门阵列)是一款特殊的半导体器件,它在制造出来后仍然能够被任意修改电路结构,以适应不同应用的需要。相比于其他种类的芯片,FPGA具有极强的灵活性,同时在性能、功耗和开发成本等方面达到了出色的平衡。因此FPGA被广泛应用在电信、工业控制、高性能计算等多个领域。
本书详细梳理和分析了FPGA在大数据和人工智能时代的新技术、开发的新方法,以及FPGA在异构计算时代的新趋势和新方向,并重点讨论了FPGA的主要技术特点。
本书致力于向业界决策人士提供FPGA的先进理念与有价值的实践模式,促进大数据、人工智能等新兴技术与各行业的深度融合提升。同时也为FPGA从业人员在处理实际工程技术问题时,提供系统的方案和有价值的参考。此外,本书对学界、企业界和社会中的非专业人员或技术爱好者了解FPGA的先进理念和知识,也有很大的参考价值。
目录
- 版权信息
- 内容简介
- 作者简介
- 推荐序1
- 推荐序2
- 前言 PREFACE
- 第1章 延续摩尔定律——FPGA的架构革新
- 1.1 什么是FPGA
- 1.2 从无到有,从小到大,从大到强——FPGA发展的三个阶段
- 1.2.1 发明阶段:历史的必然
- 1.2.2 扩张阶段:设计自动化的兴起
- 1.2.3 累积阶段:复杂片上系统的形成
- 1.3 超越维度的限制——3D FPGA
- 1.3.1 赛灵思堆叠硅片互联(SSI)技术
- 1.3.2 SSI技术的主要缺点
- 1.3.3 SSI技术小结
- 1.3.4 英特尔EMIB技术
- 1.3.5 基于EMIB技术的异构FPGA的潜在问题
- 1.3.6 EMIB技术小结
- 1.4 突破集成度的边界——从FPGA到ACAP
- 1.4.1 ACAP概述
- 1.4.2 芯片架构:在传统中变革
- 1.4.3 CLB微结构:翻天覆地
- 1.4.4 第四代SSI技术:3D FPGA的进一步优化
- 1.4.5 片上网络:高带宽数据传输的全新利器
- 1.5 灵活与敏捷共存——英特尔Agilex FPGA
- 1.5.1 英特尔10nm工艺能否后发制人
- 1.5.2 全新的芯片布局与微架构优化
- 1.5.3 CXL:CPU与FPGA互连的终极方案
- 1.5.4 可变精度DSP:全力支持AI应用
- 1.5.5 增强版HyperFlex架构
- 1.5.6 oneAPI:英特尔的雄心
- 1.6 本章小结
- 第2章 拥抱大数据洪流——云中的FPGA
- 2.1 第一个吃螃蟹的人——微软Catapult项目
- 2.1.1 Catapult项目的产生背景
- 2.1.2 在数据中心里部署硬件加速单元的考虑因素
- 2.1.3 几类硬件加速模块的对比
- 2.1.4 Catapult项目的三个阶段
- 2.1.5 微软Catapult项目小结
- 2.2 FPGA即服务(FPGA as a Service)
- 2.2.1 亚马逊AWS-F1实例:FPGA云服务的首次尝试
- 2.2.2 AWS FPGA云服务的技术概述
- 2.2.3 其他公有云提供商的FPGA加速服务
- 2.3 下一代电信网络:SDN、NFV与FPGA
- 2.3.1 网络功能虚拟化(NFV)与软件定义网络(SDN)的意义
- 2.3.2 使用FPGA加速虚拟网络功能的实现
- 2.4 系统级解决方案:FPGA加速卡
- 2.4.1 FPGA应用方案的转型
- 2.4.2 英特尔的FPGA加速卡布局
- 2.4.3 赛灵思的FPGA加速卡布局
- 2.4.4 第三方FPGA加速卡
- 2.5 虚拟与现实之间——FPGA虚拟化
- 2.5.1 为什么要进行FPGA虚拟化
- 2.5.2 FPGA虚拟化的主要目标
- 2.5.3 FPGA虚拟化的层次划分
- 2.5.4 常见的FPGA虚拟化实现方法
- 2.5.5 FPGA虚拟化的未来研究方向
- 2.6 本章小结
- 第3章 FPGA在人工智能时代的独特优势
- 3.1 实时AI处理:微软脑波项目
- 3.1.1 FPGA资源池化的主要优点
- 3.1.2 脑波项目系统架构
- 3.1.3 脑波项目的性能分析
- 3.2 AI加速引擎:FPGA与深度神经网络的近似算法
- 3.2.1 使用低精度定点数代替浮点数
- 3.2.2 网络剪枝
- 3.2.3 深度压缩
- 3.3 下一个Big Thing:FPGA公司在AI时代的布局
- 3.3.1 赛灵思
- 3.3.2 英特尔
- 3.3.3 Achronix
- 3.4 路在何方:FPGA在AI时代未来的发展方向
- 3.5 本章小结
- 第4章 更简单也更复杂——FPGA开发的新方法
- 4.1 难上加难:现代FPGA开发的痛点
- 4.2 让软件工程师开发FPGA——高层次综合
- 4.2.1 FPGA高层次综合的前世今生
- 4.2.2 高层次综合的主要工作原理:以AutoPilot为例
- 4.2.3 高层次综合工具常用的优化方法
- 4.2.4 高层次综合的发展前景
- 4.3 商业级开源开发工具:赛灵思Vitis
- 4.4 一个晶体管也不能少:英特尔oneAPI
- 4.5 本章小结
- 第5章 站在巨人的肩上——FPGA发展的新趋势
- 5.1 百花齐放、百家争鸣:FPGA学术研究概况
- 5.1.1 多伦多大学
- 5.1.2 加州大学洛杉矶分校(UCLA)
- 5.1.3 帝国理工学院
- 5.1.4 清华大学
- 5.1.5 FPGA领域的主要学术会议
- 5.2 FPGA 20年最有影响力的25项研究成果
- 5.2.1 FPGA系统架构篇
- 5.2.2 FPGA微架构篇
- 5.2.3 FPGA布局布线算法篇
- 5.2.4 其他EDA/CAD算法篇
- 5.2.5 FPGA应用篇
- 5.3 这是最好的时代——FPGA未来的发展方向
- 5.4 本章小结
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出版方
清华大学出版社
清华大学出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府,秉承清华人“自强不息,厚德载物”的人文精神,清华大学出版社在短短二十多年的时间里,迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向,把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务,并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金,逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色,在教育出版领域树立了强势品牌。