硬件/软件协同设计实践导论：追求能效

"《硬件/软件协同设计的实践介绍》由Patrick R. Schaumont博士撰写，是理解硬件和软件协同设计基础的实用指南。本书深入探讨了硬件与软件的本质、能量效率的重要性、协同设计的驱动力、设计空间的定义、并发与并行性等关键概念。书中还详细介绍了数据流建模和实现的方法，包括同步数据流图的分析、控制流模型的局限性以及数据流在软件和硬件中的实现。" 正文: 硬件/软件协同设计是一种优化系统性能和效率的方法，它涉及硬件和软件的设计集成，以最大限度地提高整体系统的效能。本资源提供了对这一领域的全面介绍，特别关注基本概念和实践应用。 首先，作者介绍了硬件和软件的本质区别。硬件通常指的是物理电子设备，如处理器、内存和输入/输出设备，它们执行计算任务。软件则是指导硬件执行特定任务的指令集，包括操作系统、应用程序和驱动程序。两者之间的协同设计旨在找到最佳平衡，使硬件能够高效执行软件任务。 能量效率是现代系统设计中的一个重要考虑因素。随着技术的进步，系统性能不断提高，但同时也带来了能源消耗的增加。因此，寻求能效比更高的设计成为硬件/软件协同设计的目标。作者阐述了相对性能和能效的概念，强调了在设计过程中需要权衡速度和能耗。 驱动硬件/软件协同设计的因素包括处理能力的需求、功耗限制、成本效益以及特定应用领域的需求。这些因素共同决定了设计的空间，包括平台设计空间和应用映射。平台设计空间涵盖了硬件架构和其配置，而应用映射则关注如何将软件任务分配到硬件上以实现最佳性能。 书中还讨论了硬件设计和软件设计的双重性质，强调两者在抽象层次和实现方式上的差异。建模是理解和优化硬件/软件协同设计的关键工具，不同抽象层次有助于设计师在复杂性和细节之间找到合适的视角。并发和并行性是提高系统性能的重要手段，作者解释了如何在硬件和软件中实现并发执行，以及同步数据流图在表示并行操作中的作用。 数据流建模和实施部分详细讲解了如何用数据流模型来表示和分析问题。同步数据流图（SDF）作为一种确定性的模型，可以用来分析周期性的顺序调度。通过控制流建模，作者揭示了数据流模型在处理控制流方面的局限性，并提出扩展方法。 此外，书中还探讨了数据流在软件和硬件中的实现。在软件实现中，队列和演员模型可以转化为软件代码，动态或静态调度可以用于顺序目标。而在硬件实现中，单速率SDF图和流水线技术被用来优化硬件的性能和效率。 《硬件/软件协同设计的实践介绍》提供了一个全面的框架，帮助读者理解和掌握硬件和软件协同设计的核心概念和技术。这本书是工程学生、研究人员和专业工程师深入了解这一领域不可多得的资源。