新一代信息技術

目 錄
第1章 新一代電腦體系結構 1
1.1 概述 1
1.1.1 多核處理器時代 1
1.1.2 並行電腦與高性能計算 1
1.1.3 數據中心網絡與雲計算 2
1.2 微處理器體系結構 2
1.2.1 片上系統 3
1.2.2 片上網絡 7
1.2.3 量子計算與量子芯片 16
1.3 多處理機系統體系結構 22
1.3.1 多處理機系統的互連網絡 22
1.3.2 多處理機系統的一致性問題 27
1.3.3 多處理機的系統程序並行化 30
1.4 數據中心集群體系結構 33
1.4.1 數據中心網絡的拓撲結構 34
1.4.2 數據中心網絡資源管理 38
1.4.3 數據中心網絡容錯性能 41
1.5 應用案列 45
1.5.1 國產處理器—龍芯 45
1.5.2 寒武紀智能芯片 49
1.5.3 超算與高性能電腦 51
習題1 53
第2章 物聯網技術 54
2.1 概述 54
2.1.1 基本概念 54
2.1.2 體系架構 54
2.1.3 技術特徵 56
2.2 無線傳感器網絡 57
2.2.1 無線傳感網絡的基本概念 57
2.2.2 無線傳感器功能結構 61
2.2.3 無線傳感器網絡的操作系統 73
2.2.4 無線傳感器網絡的技術特性和應用領域 75
2.3 RFID技術 78
2.3.1 RFID技術的基本概念 78
2.3.2 RFID系統的組成部分 78
2.3.3 RFID技術特性和應用領域 82
2.4 拓撲控制和路由協議 84
2.4.1 拓撲結構簡介 84
2.4.2 拓撲控制算法 87
2.4.3 路由協議簡介 92
2.4.4 路由協議分類 93
2.5 無源感知技術 96
2.5.1 無源感知技術概述 97
2.6 空間物聯網 99
2.6.1 基本概念 99
2.6.2 體系架構和關鍵技術 99
2.7 物聯網應用案例 102
2.7.1 無源物聯網應用 102
2.7.2 車聯網應用 103
第3章 雲計算技術 107
3.1 雲計算概述 107
3.1.1 雲計算起源 107
3.1.2 雲計算定義與特徵 108
3.1.3 雲交付部署模型 108
3.1.4 雲計算標準化 110
3.2 雲計算架構 112
3.2.1 雲計算體系結構 112
3.2.2 雲服務模式 113
3.2.3 雲計算基礎架構 114
3.2.4 移動雲計算架構 118
3.3 雲計算核心技術 120
3.3.1 虛擬化技術 120
3.3.2 數據存儲技術 123
3.3.3 數據中心技術 124
3.3.4 雲監控與雲管理 126
3.4 邊緣計算 128
3.4.1 邊緣計算的基本概念與模型 128
3.4.2 邊緣計算部署 129
3.4.3 邊緣計算卸載技術 132
3.4.4 雲邊協同計算技術 135
3.4.5 移動邊緣計算 137
3.5 雲計算平臺 141
3.5.1 Google雲計算平臺 141
3.5.2 阿裡雲計算平臺 143
3.5.3 開源雲計算平臺 145
3.5.4 雲原生技術 147
3.6 雲計算應用案例 149
3.6.1 公有雲：谷歌雲、亞馬遜雲、阿裡雲、騰訊雲 150
3.6.2 社區雲—基於雲醫療的網絡醫療平臺 152
3.6.3 私有雲—面向微服務的大數據承載雲平臺 154
第4章 大數據技術 158
4.1 概述 158
4.1.1 大數據簡介 158
4.1.2 大數據分析 160
4.1.3 大數據與雲計算關系 160
4.2 數據採集技術 161
4.2.1 什麽是數據採集 161
4.2.2 傳統數據採集的不足 162
4.2.3 大數據採集的方法 163
4.2.4 大數據採集平臺 163
4.3 數據處理技術 164
4.3.1 大數據處理技術簡介 164
4.3.2 分佈式計算框架—MapReduce 164
4.3.3 分佈式實時計算系統—Storm 166
4.3.4 查詢分析計算系統—Hive 169
4.3.5 分佈式內存計算系統—Spark 170
4.4 數據挖掘算法 173
4.4.1 基於大數據的機器學習算法 173
4.4.2 分類算法 175
4.4.3 協同過濾算法 177
4.5 大數據平臺 182
4.5.1 目前主流的大數據平臺 182
4.5.2 大數據存儲—文件系統（HDFS） 182
4.5.3 大數據存儲—數據庫（HBase） 184
4.6 大數據應用 186
4.6.1 基於大數據的電子商務 186
4.6.2 基於大數據的個性化推薦 187
4.6.3 基於大數據的電力客戶服務需求預測 188
習題4 189
第5章 區塊鏈技術 191
5.1 區塊鏈概述 191
5.1.1 區塊鏈組成原理 191
5.1.2 區塊鏈和比特幣 194
5.2 共識算法 198
5.2.1 拜占庭將軍問題和工作量證明 198
5.2.2 權益證明 200
5.2.3 委托權益證明 202
5.3 智能合約 203
5.3.1 智能合約概述 203
5.3.2 以太坊智能合約 207
5.3.3 超級賬本鏈碼 214
5.4 區塊鏈安全和隱私保護 220
5.4.1 數字錢包安全 220
5.4.2 交易安全和隱私保護 225
5.5 多鏈和跨鏈技術 228
5.5.1 主鏈和側鏈 228
5.5.2 跨鏈協同 230
習題5 231
第6章 人工智能 233
6.1 人工智能概述 233
6.1.1 人工智能的歷史 233
6.1.2 人工智能發展現狀 235
6.1.3 人工智能技術發展趨勢 236
6.2 深度學習 237
6.2.1 深度學習基礎 237
6.2.2 深度學習網絡 238
6.2.3 深度學習技術 241
6.2.4 深度學習的前沿和總結 242
6.3 強化學習 242
6.3.1 強化學習的基礎 242
6.3.2 有限馬爾可夫決策過程 243
6.3.3 動態規劃 246
6.3.4 強化學習前沿和總結 248
6.4 遷移學習 249
6.4.1 遷移學習的基礎 249
6.4.2 遷移學習的基本方法 250
6.4.3 遷移學習的前沿技術 253
6.5 聯邦學習 255
6.5.1 聯邦學習概述 255
6.5.2 橫向聯邦學習 256
6.5.3 縱向聯邦學習 258
6.5.4 遷移聯邦學習 259
6.6 人工智能安全 261
6.6.1 人工智能安全概述 261
6.6.2 人工智能數據安全 262
6.6.3 人工智能算法安全 263
6.6.4 人工智能模型安全 264
6.6.5 人工智能運行安全 265
6.6.6 小結 266
6.7 應用案例 266
6.7.1 人工智能在無人駕駛中的應用 266
6.7.2 智能問答 269
習題6 272
第7 物聯網 273
7.1 物聯網安全 273
7.1.1 物聯網安全框架 273
7.1.2 物聯網安全攻防技術 276
7.1.3 物聯網安全標準 281
7.1.4 物聯網安全實例 282
7.2 雲計算安全 284
7.2.1 雲計算安全體系 284
7.2.2 雲計算區域邊界安全 286
7.2.3 雲服務計算環境安全 287
7.2.4 雲計算安全管理 294
7.2.5 雲計算安全標準 296
7.2.6 雲計算安全實例分析 298
7.3 區塊鏈安全 299
7.3.1 區塊鏈技術與區塊鏈安全 299
7.3.2 區塊鏈技術面臨的安全挑戰 301
7.3.3 區塊鏈技術面臨的攻擊 302
7.3.4 區塊鏈技術的防禦/加強手段 308
7.3.5 區塊鏈安全實際案例 310
參考文獻 312