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详解FPGA(人工智能时代的驱动引擎)

  • 定价: ¥59
  • ISBN:9787302576020
  • 开 本:32开 平装
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  • 折扣:
  • 出版社:清华大学
  • 页数:195页
  • 作者:编者:石侃|责编:...
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  • 2021-04-01 第1版
  • 2021-04-01 第1次印刷
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导语

  

内容提要

  

    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。

作者简介

    石侃,博士毕业于伦敦帝国理工学院电子工程系,现就职于英特尔公司,担任FPGA研发工程师,兼任英特尔研究院的研究科学家。他深耕于FPGA的数据中心网络加速、网络功能虚拟化、高速有线网络通信等领域的研发和创新工作。
    在学术界,他曾经针对FPGA、近似计算、计算机数学等技术和领域,在DAC、FCCM、FPT、ISCAS、TRETS、TVLSI等多个国际顶级会议和期刊上发表过研究论文,并两次获得欧盟HiPEAC论文奖。
    是微信公众号“老石谈芯”的主理人,已发表70余篇原创文章,以及数十条原创视频内容,深受读者好评,B站关注人数超过10万,全网关注人数超过25万,全网累计视频播放量达数百万。

目录

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