基本信息
- 原书名：Customizable Computing
- 作者： （美）陈昱廷（Yu-Ting Chen） （美）丛京生（Jason Cong） （美）迈克尔·吉尔（Michael Gill） （美）格伦·雷曼（Glenn Reinman） （美）肖冰峻（Bingjun Xiao）
- 译者： 鄢贵海 叶靖 王颖 路航 卢文岩 李家军 吴婧雅
- 丛书名： 计算机科学丛书
- 出版社：机械工业出版社
- ISBN：9787111600947
- 上架时间：2018-6-12
- 出版日期：2018 年6月
- 开本：16开
- 版次：1-1
- 所属分类：计算机 > 计算机组织与体系结构 > 综合
教材
内容简介
作译者
作者简介
陈昱廷（Yu-Ting Chen）
加州大学洛杉矶分校计算机科学系在读博士。分别于2005年和2007年在台湾“清华大学”获得计算机科学学士学位和经济学学士学位以及计算机科学硕士学位。作为暑期实习生，分别于2005年加入TSMC，2013年加入Intel Labs。他的研究方向包括计算机体系结构、集群计算以及DNA测序技术中的生物信息学。
丛京生（Jason Cong）
1985年于北京大学获得计算机科学学士学位，并分别于1987年和1990年在伊利诺伊大学香槟分校获得计算机科学硕士学位和博士学位。现为加州大学洛杉矶分校（UCLA）计算机科学系和电子工程系校长讲席教授。他还担任专用领域计算中心（Center for Domain-Specific Computing，CDSC）主任，UCLA和北京大学理工联合研究所主任，以及超大规模集成电路技术（VLSI Architecture，Synthesis，and Technology，VAST）实验室主任，曾于2005～2008年任UCLA计算机系主任。他的研究领域涉及VLSI电路和系统综合、可编程系统、新型计算体系结构、纳米系统以及高度可扩展算法。他在这些领域发表了超过400篇著作，其中10篇获最佳论文奖，两篇获十年内最具影响力论文奖（ICCAD’14和ASPDAC’15），以及2001年ACM/IEEE电气设计自动化领域的 A. Richard Newton技术影响力奖。于2000年当选IEEE会士，2008年当选ACM会士。2010年，因在电子设计自动化领域，特别是在FPGA综合、VLSI互连优化以及物理设计自动化中所做出的开创性贡献，获得IEEE电路与系统协会年度技术成就奖。
迈克尔·吉尔（Michael Gill）
于加州理工大学波莫纳分校获得计算机科学学士学位，于加州大学洛杉矶分校获得计算机科学硕士和博士学位。他的研究主要关注高性能体系结构以及这类体系结构的互连、编译器、运行时系统及操作系统。
格伦·雷曼（Glenn Reinman）
1996年于麻省理工学院获得计算机科学和工程学士学位。随后分别于1999年和2001年在加州大学圣地亚哥分校获得计算机科学硕士学位和博士学位。现为加州大学洛杉矶分校计算机科学系教授。
肖冰峻（Bingjun Xiao）
2010年于北京大学获得微电子学士学位。分别于2012年和2015年在加州大学洛杉矶分校获得电子工程硕士学位和博士学位。他的研究方向包括机器学习、集群计算和数据流优化。
陈昱廷（Yu-Ting Chen）
加州大学洛杉矶分校计算机科学系在读博士。分别于2005年和2007年在台湾“清华大学”获得计算机科学学士学位和经济学学士学位以及计算机科学硕士学位。作为暑期实习生，分别于2005年加入TSMC，2013年加入Intel Labs。他的研究方向包括计算机体系结构、集群计算以及DNA测序技术中的生物信息学。
丛京生（Jason Cong）
1985年于北京大学获得计算机科学学士学位，并分别于1987年和1990年在伊利诺伊大学香槟分校获得计算机科学硕士学位和博士学位。现为加州大学洛杉矶分校（UCLA）计算机科学系和电子工程系校长讲席教授。他还担任专用领域计算中心（Center for Domain-Specific Computing，CDSC）主任，UCLA和北京大学理工联合研究所主任，以及超大规模集成电路技术（VLSI Architecture，Synthesis，and Technology，VAST）实验室主任，曾于2005～2008年任UCLA计算机系主任。他的研究领域涉及VLSI电路和系统综合、可编程系统、新型计算体系结构、纳米系统以及高度可扩展算法。他在这些领域发表了超过400篇著作，其中10篇获最佳论文奖，两篇获十年内最具影响力论文奖（ICCAD’14和ASPDAC’15），以及2001年ACM/IEEE电气设计自动化领域的 A. Richard Newton技术影响力奖。于2000年当选IEEE会士，2008年当选ACM会士。2010年，因在电子设计自动化领域，特别是在FPGA综合、VLSI互连优化以及物理设计自动化中所做出的开创性贡献，获得IEEE电路与系统协会年度技术成就奖。
迈克尔·吉尔（Michael Gill）
于加州理工大学波莫纳分校获得计算机科学学士学位，于加州大学洛杉矶分校获得计算机科学硕士和博士学位。他的研究主要关注高性能体系结构以及这类体系结构的互连、编译器、运行时系统及操作系统。
格伦·雷曼（Glenn Reinman）
1996年于麻省理工学院获得计算机科学和工程学士学位。随后分别于1999年和2001年在加州大学圣地亚哥分校获得计算机科学硕士学位和博士学位。现为加州大学洛杉矶分校计算机科学系教授。
肖冰峻（Bingjun Xiao）
2010年于北京大学获得微电子学士学位。分别于2012年和2015年在加州大学洛杉矶分校获得电子工程硕士学位和博士学位。他的研究方向包括机器学习、集群计算和数据流优化。
目录
出版者的话
译者序
作者简介
致谢
第1章 引言 3
第2章 路线图 9
2.1 可定制的片上系统设计 10
2.1.1 计算资源 10
2.1.2 片上存储层次结构 13
2.1.3 片上网络 15
2.2 软件层 18
第3章 处理器核的定制 21
3.1 引言 22
3.2 动态处理器核缩放和处理器核“去特征化” 24
3.3 处理器核的融合 25
3.4 定制指令集扩展 29
3.4.1 向量指令 30
3.4.2 定制计算引擎 32
3.4.3 可重构指令集 32
3.4.4 编译器对定制指令的支持 35
译者序
作者简介
致谢
第1章 引言 3
第2章 路线图 9
2.1 可定制的片上系统设计 10
2.1.1 计算资源 10
2.1.2 片上存储层次结构 13
2.1.3 片上网络 15
2.2 软件层 18
第3章 处理器核的定制 21
3.1 引言 22
3.2 动态处理器核缩放和处理器核“去特征化” 24
3.3 处理器核的融合 25
3.4 定制指令集扩展 29
3.4.1 向量指令 30
3.4.2 定制计算引擎 32
3.4.3 可重构指令集 32
3.4.4 编译器对定制指令的支持 35
译者序
计算机体系结构是连接上层应用和底层硬件实现的桥梁，在信息领域具有基础性作用。自1971年微处理器诞生以来，通过近50年的发展，微处理器体系结构经历了多代技术更迭。从最初每秒只能执行5万条指令的4位、8位微控制器，发展到如今的数十个核、每秒可执行数十亿条指令的64位多核处理器。所承载的应用也从最初的简单算术操作，扩展到如今的人工智能、虚拟现实、自动驾驶、互联网等。“计算能力”正在像空气一样，逐渐渗透进人们日常生活的方方面面。
自英特尔创始人戈登?摩尔于1965年提出“摩尔定律”以来，芯片的运算能力大体上按照每18个月翻一番的速度在增长，其动力既来自于工艺的进步，也源于架构的不断创新。芯片制造工艺的进步所带来的贡献之大，使得架构可以几乎不做任何更改，仅采用更细化的半导体工艺，就可以获得可观的性能提升。同时，更多、更便宜的晶体管等片上资源也为很多架构设计提供了可能性，例如超标量、乱序执行、同时多线程、向量指令扩展等技术，这些都是在大量片上晶体管和互连资源的基础上才可能实现的架构创新。
但是，随着工艺不断细化并逐渐逼近一定的物理极限，最近几年，有关“摩尔定律终结”的观点不绝于耳。这意味着原来的“工艺-架构”这种“双轮驱动”的发展模式似乎很难平衡，在找到“新摩尔定律”之前，架构的创新需要担负起更为重要的角色。2005年前后，有研究发现，单个处理器核的能效及提升已经遇到瓶颈，于是开始转向发展多核处理器架构。这是一个比较直接的演化过程，很多并行应用因此直接受益；但也有很多应用的性能并没有因为采用了多核处理器而得到提升，特别是那些没有“显式”并行度且难以进行并行编译优化的应用。时至2010年，体系结构学术界的一些前辈还常常责备架构设计人员“只关注集成更多的核，而不考虑软件如何才能充分利用它们”。
正所谓时势造英雄，与此同时，研究人员也开始了针对特定领域应用的架构研究，面向“特定领域计算”就是其中的代表。在这一技术框架之下，可定制计算是实现特定领域计算的有效技术路线，也是本书的主题。本书从计算引擎的架构设计、片上存储器的设计、片上网络的设计三个方面讨论了可定制计算涉及的核心内容，是对这一领域重要研究内容的总结和提炼。纲举目张，我们相信通过阅读本书，读者可以比较迅速地抓住该研究领域的重点，为进一步研究打下扎实的基础。
我从事体系结构学习和研究虚有十年，但在接到该书的翻译邀请时也倍感压力。本书作者是国际知名专家学者，通常对于译著而言，鲜有读者满意之作，这从各大书籍销售网站的评论便可见一斑。尽管如此，犹豫再三，还是决定接受这个挑战。一来通过此事获得学习的机会，加深对该领域的理解；二来也为国内该领域的相关学者贡献微薄的力量。
本书是集体贡献的结果。翻译团队包括我、叶靖博士、王颖博士、路航博士，还有博士生卢文岩、李家军、吴婧雅。其中叶靖负责第4章、王颖负责第5章、路航负责第6章，我和其他成员负责了其他部分，并统一校稿。在与编辑反复沟通的过程中，吴婧雅负责了大部分繁琐的工作。本书的翻译恰逢农历春节，团队成员都牺牲了大量陪同家人的时间来促成此事，在此特表示感谢。我们将多处原文进行了比较“中式”的表达，不求“信、达、雅”，但求无重大曲解。限于我们的水平，其中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。
鄢贵海
自英特尔创始人戈登?摩尔于1965年提出“摩尔定律”以来，芯片的运算能力大体上按照每18个月翻一番的速度在增长，其动力既来自于工艺的进步，也源于架构的不断创新。芯片制造工艺的进步所带来的贡献之大，使得架构可以几乎不做任何更改，仅采用更细化的半导体工艺，就可以获得可观的性能提升。同时，更多、更便宜的晶体管等片上资源也为很多架构设计提供了可能性，例如超标量、乱序执行、同时多线程、向量指令扩展等技术，这些都是在大量片上晶体管和互连资源的基础上才可能实现的架构创新。
但是，随着工艺不断细化并逐渐逼近一定的物理极限，最近几年，有关“摩尔定律终结”的观点不绝于耳。这意味着原来的“工艺-架构”这种“双轮驱动”的发展模式似乎很难平衡，在找到“新摩尔定律”之前，架构的创新需要担负起更为重要的角色。2005年前后，有研究发现，单个处理器核的能效及提升已经遇到瓶颈，于是开始转向发展多核处理器架构。这是一个比较直接的演化过程，很多并行应用因此直接受益；但也有很多应用的性能并没有因为采用了多核处理器而得到提升，特别是那些没有“显式”并行度且难以进行并行编译优化的应用。时至2010年，体系结构学术界的一些前辈还常常责备架构设计人员“只关注集成更多的核，而不考虑软件如何才能充分利用它们”。
正所谓时势造英雄，与此同时，研究人员也开始了针对特定领域应用的架构研究，面向“特定领域计算”就是其中的代表。在这一技术框架之下，可定制计算是实现特定领域计算的有效技术路线，也是本书的主题。本书从计算引擎的架构设计、片上存储器的设计、片上网络的设计三个方面讨论了可定制计算涉及的核心内容，是对这一领域重要研究内容的总结和提炼。纲举目张，我们相信通过阅读本书，读者可以比较迅速地抓住该研究领域的重点，为进一步研究打下扎实的基础。
我从事体系结构学习和研究虚有十年，但在接到该书的翻译邀请时也倍感压力。本书作者是国际知名专家学者，通常对于译著而言，鲜有读者满意之作，这从各大书籍销售网站的评论便可见一斑。尽管如此，犹豫再三，还是决定接受这个挑战。一来通过此事获得学习的机会，加深对该领域的理解；二来也为国内该领域的相关学者贡献微薄的力量。
本书是集体贡献的结果。翻译团队包括我、叶靖博士、王颖博士、路航博士，还有博士生卢文岩、李家军、吴婧雅。其中叶靖负责第4章、王颖负责第5章、路航负责第6章，我和其他成员负责了其他部分，并统一校稿。在与编辑反复沟通的过程中，吴婧雅负责了大部分繁琐的工作。本书的翻译恰逢农历春节，团队成员都牺牲了大量陪同家人的时间来促成此事，在此特表示感谢。我们将多处原文进行了比较“中式”的表达，不求“信、达、雅”，但求无重大曲解。限于我们的水平，其中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。
鄢贵海
