Interconnection Networks

Interconnection Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Institute of Electrical & Electronics Enginee
作者:Jose Duato
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1997-01-15
价格:USD 60.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780818678004
丛书系列:
图书标签:
  • Interconnection Networks
  • Network Architecture
  • Parallel Computing
  • Computer Networks
  • High-Performance Computing
  • Communication Networks
  • Topology
  • Routing
  • Switching
  • Cache Coherence
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具体描述

The performance of most digital systems today is limited by their communication or interconnection, not by their logic or memory. As designers strive to make more efficient use of scarce interconnection bandwidth, interconnection networks are emerging as a nearly universal solution to the system-level communication problems for modern digital systems.

Interconnection networks have become pervasive in their traditional application as processor-memory and processor-processor interconnect. Point-to-point interconnection networks have replaced buses in an ever widening range of applications that include on-chip interconnect, switches and routers, and I/O systems.

In this book, the authors present in a structured way the basic underlying concepts of most interconnection networks and provide representative solutions that have been implemented in the industry or proposed in the research literature.

* Gives a coherent, comprehensive treatment of the entire field

* Presents a formal statement of the basic concepts, alternative design choices, and design trade-offs

* Provides thorough classifications, clear descriptions, accurate definitions, and unified views to structure the knowledge on interconnection networks

* Focuses on issues critical to designers

《网络边缘的交响:深度解析物联网与边缘计算的融合创新》 内容概要 《网络边缘的交响》是一部聚焦于当今科技前沿——物联网(IoT)与边缘计算(Edge Computing)深度融合创新趋势的专著。本书并非一本浅尝辄止的科普读物,而是旨在为相关领域的科研人员、工程师、产品经理、技术决策者以及对下一代网络架构充满好奇心的读者,提供一个全面、深入且富有洞察力的分析框架。作者凭借其在该领域的深厚积累和前瞻性视角,系统梳理了物联网设备爆炸式增长所带来的挑战,以及边缘计算如何作为关键赋能技术,重塑数据处理、分析和响应的范式。 本书从物联网的基本概念、核心技术栈及其当前面临的瓶颈入手,逐步引出边缘计算的出现及其演进逻辑。随后,作者将重点笔墨放在物联网与边缘计算的“交响”——即它们之间如何相互促进、协同演进,从而催生出前所未有的应用场景和商业模式。书中详细探讨了边缘计算在物联网应用中的关键作用,包括但不限于:降低延迟、提升可靠性、增强安全性、优化带宽利用率、实现本地化智能决策等。 为了让读者能够更直观地理解这一复杂而动态的领域,《网络边缘的交响》精心挑选了多个具有代表性的行业应用案例,并进行了深入的剖析。这些案例涵盖了智慧城市(如智能交通、环境监测、公共安全)、工业物联网(IIoT,如预测性维护、自动化生产、远程监控)、智能家居、医疗健康(如远程病人监护、智能诊断辅助)、自动驾驶、智能零售等多个关键领域。通过对这些真实场景的细致解读,本书揭示了边缘计算如何在实际环境中解决物联网的痛点,并驱动业务价值的实现。 在技术层面,本书并没有回避复杂的实现细节。作者对构建和部署边缘计算解决方案所需的关键技术进行了详尽的阐述,包括: 边缘硬件与设备: 从低功耗传感器、嵌入式系统到功能强大的边缘服务器,探讨了不同类型边缘设备的特性、选型考量及硬件加速技术。 边缘操作系统与软件栈: 深入研究了适用于边缘环境的操作系统(如RTOS、轻量级Linux发行版)以及边缘运行时环境、容器化技术(如Docker、Kubernetes on the edge)等。 边缘数据管理与处理: 重点分析了如何在边缘端进行数据采集、预处理、过滤、存储和管理,以及如何设计高效的边缘数据流处理架构。 边缘人工智能(Edge AI): 详细阐述了将AI模型部署到边缘设备上的挑战与机遇,包括模型压缩、量化、推理引擎优化、联邦学习等前沿技术。 边缘安全与隐私: 专门辟出章节,深入探讨了在分布式边缘环境中保障数据安全、设备安全、通信安全以及用户隐私的策略和技术,如端到端加密、身份认证、访问控制、差分隐私等。 边缘网络与通信: 探讨了低功耗广域网(LPWAN)、5G/6G在边缘通信中的作用,以及边缘节点之间的互联互通和与云端的协同通信机制。 此外,本书还前瞻性地探讨了边缘计算在物联网生态系统中的架构演进趋势,包括边缘-云协同模型、分布式自治边缘、边缘智能编排等概念。作者还对边缘计算的商业模式、产业生态、标准化进展以及未来发展面临的机遇与挑战进行了深入的分析和展望。 《网络边缘的交响》旨在为读者提供一个清晰的路线图,帮助他们理解当前物联网与边缘计算融合的现状,掌握实现高效、安全、智能边缘解决方案的关键技术,并激发他们在各自领域进行创新应用的灵感。本书力求以严谨的学术态度、清晰的逻辑结构、翔实的案例论证和前瞻性的观点,成为该领域一本不可或缺的参考书籍。 --- 正文(约1500字) 引言:数字世界的脉搏与智能力量的跃升 我们正身处一场由数据驱动的深刻变革之中。这个变革的核心, is a sprawling and increasingly interconnected web of devices – the Internet of Things (IoT). 从家中的智能音箱到工厂车间的传感器,从城市的交通信号灯到农田里的监测站,海量的设备以前所未有的速度涌现,它们采集、传输并生成着天文数字般的数据。然而,传统的集中式云计算架构,尽管功能强大,却在面对物联网爆炸式增长带来的海量数据洪流时,开始显露出其固有的局限性。高昂的带宽成本、难以容忍的网络延迟、对稳定连接的严苛依赖,以及日益凸显的数据隐私和安全挑战,都成为了制约物联网潜能充分释放的“瓶颈”。 正是在这样的背景下,一股强大的技术力量——边缘计算(Edge Computing)——应运而生,并迅速成为重塑数字世界格局的关键推手。边缘计算并非一个全新的概念,但它与物联网的深度融合,标志着一个全新时代的到来。它不仅仅是将计算能力从中心化的云端“下沉”到离数据源更近的“边缘”,更是一种全新的架构范式,一种将智能、分析和决策能力推向数据生成点的哲学。 《网络边缘的交响》正是聚焦于物联网与边缘计算这两大驱动力如何相互激荡、协同演进,共同奏响数字时代“网络边缘的交响”。本书的出发点,并非简单地介绍这两个独立的技术概念,而是深入剖析它们之间千丝万缕的联系,探讨这种融合如何解锁前所未有的应用场景,如何解决当前面临的严峻挑战,以及如何驱动新一轮的创新浪潮。 第一章:物联网的黎明与挑战 本章我们将回溯物联网的起源,梳理其发展的关键里程碑,并系统性地阐述当前物联网部署所面临的普遍性挑战。我们将深入探讨: 定义与范畴: 清晰界定物联网的内涵,区分狭义与广义的物联网,并列举其核心组成部分,如传感器、执行器、通信模块、平台等。 驱动因素: 分析推动物联网发展的关键技术和市场力量,包括无线通信技术、低功耗芯片、传感器成本下降、大数据分析能力提升、云计算的普及等。 核心挑战: 数据爆炸与带宽瓶颈: 物联网设备产生的数据量呈指数级增长,如何有效地传输、存储和处理这些海量数据,对现有网络基础设施构成巨大压力。 高延迟与实时性要求: 许多物联网应用,如自动驾驶、工业控制、远程手术等,对响应速度有极其严苛的要求,传统的云端处理模式难以满足。 可靠性与稳定性: 在偏远地区或网络连接不稳定的环境下,物联网设备的持续运行和数据可靠性成为难题。 安全性与隐私: 分布式的物联网设备数量庞大,且许多部署在物理不可控的环境中,如何保障设备安全、数据传输安全和用户隐私,是巨大的挑战。 功耗与能效: 大量物联网设备依赖电池供电,如何在保证功能的同时降低功耗,延长续航时间,是设计中的重要考量。 管理与维护的复杂性: 海量异构设备的远程管理、软件更新、故障诊断等,给运维带来了巨大的复杂性。 第二章:边缘计算的崛起与演进 本章将深入解读边缘计算的核心理念、技术演进脉络及其在应对物联网挑战中的关键作用。 边缘计算的定义与愿景: 阐述边缘计算的本质,即在离数据源最近的“边缘”节点(如物联网设备本身、网关、本地服务器、蜂窝基站等)进行数据处理、分析和决策。 边缘计算的架构模式: 介绍不同层次的边缘计算架构,包括设备边缘(Device Edge)、网关边缘(Gateway Edge)、网络边缘(Network Edge)以及平台边缘(Platform Edge),并分析它们各自的优势与适用场景。 边缘计算的核心价值: 降低延迟: 通过在边缘端进行实时处理,显著缩短数据传输和响应时间。 提升可靠性: 即使与云端连接中断,边缘节点仍能独立运行,保证关键功能的可用性。 优化带宽利用: 在边缘进行数据预处理和过滤,只将必要的数据上传至云端,大大降低网络传输负荷和成本。 增强安全性与隐私: 数据在本地处理,减少了敏感信息在网络传输过程中泄露的风险。 实现本地化智能: 将AI能力部署到边缘,实现本地化的智能分析和决策,无需依赖云端。 边缘计算的技术基石: 简要介绍支持边缘计算发展的关键技术,如分布式计算、云计算、物联网技术、5G通信、AI/ML等。 第三章:物联网与边缘计算的“交响”——融合创新 本章是本书的核心,将详细阐述物联网与边缘计算如何相互赋能,协同构建智能、高效、可靠的下一代应用。 边缘智能:AI在物联网中的新范式: 边缘AI的优势: 实时性、隐私保护、低带宽消耗、离线运行能力。 边缘AI的技术实现: 模型压缩与优化(如量化、剪枝)、轻量级AI推理框架(如TensorFlow Lite, PyTorch Mobile)、硬件加速(如TPU, NPU)。 联邦学习在边缘AI中的应用: 介绍如何在不泄露原始数据的情况下,在多个边缘设备上进行模型训练,实现数据隐私保护下的协同智能。 边缘数据管理与处理: 边缘数据采集与清洗: 在源头对数据进行格式化、校验和初步清洗。 边缘数据存储与缓存: 策略性地在边缘存储数据,以应对网络不稳定或进行本地分析。 边缘流式数据处理: 利用轻量级流处理引擎,实时分析来自物联网设备的数据流。 边缘安全与隐私的协同防护: 设备身份认证与管理: 确保接入边缘网络的设备合法且可信。 数据加密与访问控制: 在边缘对敏感数据进行加密,并实施精细的访问权限控制。 安全区域与可信执行环境(TEE): 利用硬件安全特性隔离敏感数据和计算。 隐私增强技术: 如差分隐私,在数据分析的同时保护个体隐私。 边缘-云协同模型: 数据分层处理: 边缘负责实时、紧急的数据处理,云端负责宏观分析、长期存储、模型训练和全局调度。 任务卸载与协同计算: 智能地将计算任务分配给边缘或云端,以最优化的方式执行。 动态资源调度: 根据网络状况、业务需求和设备能力,动态调整边缘和云端的资源分配。 第四章:典型应用场景深度解析 本章通过一系列生动、具体的案例,展示物联网与边缘计算融合所带来的颠覆性变革。 智慧城市: 智能交通: 实时交通流量分析、车辆路径优化、车路协同(V2X)通信,降低拥堵,提升安全。 环境监测: 实时空气质量、水质、噪声监测,异常情况的快速预警与响应。 公共安全: 视频监控的智能分析、异常事件的实时检测与报警、人群密度监测。 工业物联网(IIoT): 预测性维护: 传感器数据在边缘端实时分析,提前预警设备故障,减少停机时间,优化维护计划。 自动化生产与质量控制: 实时监控生产线参数,进行智能质量检测,实现柔性制造。 远程设备监控与诊断: 复杂工业设备的远程实时监控与故障排除。 智能家居与建筑: 个性化环境控制: 根据用户习惯和传感器数据,自动调节照明、温度、安防系统。 能源管理优化: 实时监测能源消耗,智能调度,降低能源开支。 医疗健康: 远程病人监护: 可穿戴设备和家庭医疗设备的实时数据采集与异常告警,减轻医院负担。 智能诊断辅助: 在医疗设备边缘进行初步影像分析或生命体征监测,辅助医生决策。 自动驾驶: 实时感知与决策: 车辆传感器数据的海量处理与融合,实现毫秒级的决策响应。 车路协同(V2X)通信: 车辆与基础设施的低延迟通信,提升行车安全和效率。 智能零售: 客流分析与行为洞察: 摄像头与传感器数据在边缘进行实时分析,洞察顾客行为,优化商品陈列与营销策略。 库存管理与供应链优化: 实时追踪商品库存,预测需求,优化供应链效率。 第五章:构建与部署边缘解决方案 本章将聚焦于实际操作层面,为读者提供构建和部署物联网与边缘计算融合解决方案的指导。 边缘硬件选择与优化: 微控制器(MCU)、嵌入式系统、单板计算机(SBC)、边缘服务器。 功耗、性能、成本、可靠性等选型考量。 硬件加速技术(如AI芯片)的应用。 边缘操作系统与软件栈: 实时操作系统(RTOS)、Linux for Edge、容器化技术(Docker, Kubernetes on the Edge)。 边缘运行时环境与SDK。 边缘通信协议与网络架构: MQTT, CoAP, HTTP/S等物联网通信协议。 低功耗广域网(LPWAN)如LoRaWAN, NB-IoT。 5G/6G网络在边缘通信中的作用。 边缘AI模型部署与管理: 模型训练、部署、更新与监控。 模型版本管理与回滚机制。 边缘安全策略与最佳实践: 设备安全生命周期管理。 网络安全隔离与防护。 数据安全与隐私保护合规性。 边缘计算平台的选择与集成: 公有云边缘服务、私有云边缘解决方案、开源边缘平台。 与现有IT/OT系统的集成。 第六章:未来展望与挑战 本章将展望物联网与边缘计算融合的未来发展趋势,并讨论当前仍面临的挑战。 边缘智能的普及与深化: AI能力将更加普遍地部署在边缘,实现更广泛的自主智能。 分布式自治边缘: 边缘节点间的协作能力进一步增强,形成更加分布式、自主的智能网络。 边缘编排与管理: 复杂边缘环境的集中化、智能化编排与管理工具将日益成熟。 边缘原生应用: 催生更多原生为边缘环境设计的应用和服务。 沉浸式体验: AR/VR、元宇宙等与边缘计算的结合,提供更低延迟、更真实的沉浸式体验。 面临的挑战: 标准化与互操作性: 碎片化的技术和标准阻碍了大规模部署。 技术人才缺口: 缺乏具备物联网、边缘计算、AI等多领域知识的复合型人才。 成本与投资回报: 边缘基础设施的部署和维护成本仍需优化。 政策法规与伦理考量: 数据主权、隐私保护、算法偏见等问题需要深入探讨。 结语 《网络边缘的交响》旨在为读者揭示物联网与边缘计算融合所蕴含的巨大潜力和变革力量。通过深入的技术解析、翔实的案例分析和前瞻性的观点,本书期望能够帮助您理解这场正在发生的数字革命,并激发您在这一激动人心的领域进行创新和探索。网络边缘的交响,才刚刚开始奏响最华美的乐章。

作者简介

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读后感

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想了解对分布式系统,这是一本非常好的读物。作者力求详细说明,很多你不明白的地方,看了这本书就明白了。

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用户评价

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这本书的阅读体验,坦白说,是充满挑战但也极其充实的。我必须承认,某些章节的数学推导和抽象模型需要我反复阅读,甚至需要借助外部的辅助资料才能完全消化。这并非是作者的表达能力有问题,而是这个领域本身固有的复杂性决定的。但正是这种“啃硬骨头”的过程,让我体会到了真正的学术乐趣。它迫使我调动起所有已有的知识储备去构建新的认知框架。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的类比手法,虽然主题宏大,但总能找到贴近日常生活的例子来帮助我们理解。这使得原本高高在上的理论变得触手可及。如果说有什么可以改进的地方,或许是希望在某些关键算法的实现细节上能再多一些代码片段的示例,毕竟对于工程人员来说,代码往往是最好的说明书。但瑕不掩瑜,它无疑是一部能让人功力大增的著作。

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这本书的编辑和装帧质量给我留下了极佳的第一印象。纸张的质感厚实,印刷清晰,即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳,这对于一本需要反复查阅的参考书来说至关重要。更重要的是,作者在章节末尾设置的“思考题”或者“延伸讨论”环节,非常巧妙。它们不是那种标准化的、封闭式的提问,而是开放式的,引导读者去思考更深层次的问题,甚至激发了我们去设计自己的实验场景。我发现自己常常在读完一章后,会情不自禁地停下来,对着书本上的某个论点进行反驳或者印证,这种主动的思维参与,极大地提高了我的学习效率。这本书的价值,已经超越了一本单纯的教科书,它更像是一位严谨的、时刻准备好与你进行思想碰撞的导师,不断地挑战你现有的认知边界。

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这本书的某些章节给我的触动是相当深刻的,尤其是那些关于性能优化和故障排除的论述。我发现作者并非只是机械地罗列事实,而是深入剖析了背后的原理,让你明白“为什么”会发生这种情况,而不是仅仅告诉你“如何”去做。比如,书中对于数据流控制机制的阐述,那种层层递进的逻辑推导,让我对网络拥塞控制有了全新的认识。我曾多次在项目中遇到过类似的瓶颈,但总感觉没有找到问题的根源。现在阅读这本书,就像是拿到了一把精准的解剖刀,能够清晰地看到系统的每一个组成部分是如何相互协作、相互制约的。语言风格上,它显得非常直接和务实,没有过多华丽的辞藻,但每一个句子都承载了重量。这种高效的信息传递方式,对于我们这些时间宝贵的从业人员来说,简直是福音。我甚至发现了一些我在其他资料中从未见过的专业术语的精确定义,这极大地提升了我专业交流时的准确性。

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我购买这本书是抱着极大的期望的,因为它在业内被誉为是某一特定领域的基础读物。在初步体验后,我可以说它确实没有辜负这份期待,尤其是在系统化梳理知识体系这一方面做得非常出色。它的内容覆盖面广,从最底层的物理层概念,一直延伸到应用层面的协议交互,构建了一个完整而连贯的知识地图。我发现自己过去零散学习的知识点,在这本书的组织下,终于串联了起来,形成了一个有机的整体。这种“豁然开朗”的感觉,是阅读其他零散文章所无法比拟的。它不仅仅是知识的堆砌,更像是一份精心绘制的导航图,指引着读者在广阔的网络世界中找到自己的方向。对于想要从初级水平迈向中高级水平的读者来说,这本书简直是必备的“武功秘籍”。我甚至开始思考,是不是应该再买一本标记和批注用。

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这本书的封面设计得相当引人注目,那种深邃的蓝色调配上简洁有力的白色字体,一下子就抓住了我的眼球。我是一个对技术类书籍有较高要求的读者,尤其偏爱那种内容既有深度又兼顾可读性的作品。拿到手沉甸甸的感觉,也预示着其中蕴含着丰富的信息量。虽然我还没来得及深入研读每一个章节,但初略翻阅目录和前言时,就能感受到作者在构建知识体系上的严谨和匠心。他们显然花费了大量精力去梳理那些复杂的技术脉络,试图用一种更清晰、更结构化的方式呈现出来。我特别期待其中关于理论基础和实际应用的结合点,希望它能成为我解决实际工程问题的有力工具,而不是仅仅停留在概念的堆砌上。这本书的排版清晰,图表设计也十分专业,这对于理解那些抽象的架构和协议至关重要。整体来看,它散发出一种成熟、可靠的学术气息,让人有信心投入时间去学习。

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