Verilog HDL综合实用教程

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出版者:清华大学出版社
作者:J・Bhasker
出品人:
页数:188
译者:孙海平
出版时间:2004-1-1
价格:24.00
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787302077145
丛书系列:
图书标签:
  • verilog
  • 硬件设计
  • design
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具体描述

Verilog HDL综合实用教程,ISBN:9787302077145,作者:(美)J.Bhasker著;孙海平等译;孙海平译

好的,这是一份不包含《Verilog HDL综合实用教程》内容的图书简介,旨在涵盖其他电子设计自动化(EDA)或数字逻辑设计领域的经典主题,并尽量保持专业和信息详实的风格。 --- 《数字系统设计与先进集成电路实现:从概念到流片》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字系统设计与实现框架,涵盖从底层逻辑门的抽象概念到现代超大规模集成电路(VLSI)的物理实现流程。本书侧重于将理论知识与实际工程实践相结合,特别关注设计方法的演进、设计收敛的挑战以及现代EDA工具链的有效运用。 第一部分:数字逻辑基础与行为建模的深入探讨 本部分将重新审视数字电子学的核心原理,但重点会放在如何将这些原理高效地转化为可综合的硬件描述语言(HDL)代码,以及如何精确地描述系统行为。 1. 组合逻辑与时序逻辑的精确建模: 我们将超越基础的逻辑门操作,深入探讨锁存器(Latch)与触发器(Flip-Flop)的亚稳态分析、同步设计中的时钟域交叉(CDC)问题,并介绍先进的异步电路设计技术,例如握手协议和毛刺(Glitch)的消除策略。 2. 系统级行为描述: 重点讲解如何使用高抽象层次的语言特性(例如,高级数据类型、结构化编程元素)来高效地描述复杂的算法和系统功能,并探讨这些行为描述如何映射到实际的硬件资源(如乘法器、状态机)。我们将详细分析不同行为描述风格(如RTL级与门级)对最终物理实现的影响和取舍。 3. 有限状态机(FSM)的设计范式: 本章将详细比较Mealy和Moore状态机的优劣,并引入更复杂的层次化状态机(HSM)的设计方法。特别关注状态编码技术(如独热编码、格雷码编码)对功耗、面积和时序性能的实际影响,并提供一套优化FSM设计的实用准则。 第二部分:高级同步设计、时序分析与验证方法学 在现代高速设计中,时序约束的满足和验证的完备性是项目成功的关键。本部分聚焦于这些工程上的核心挑战。 1. 时钟域交叉(CDC)的深度剖析: 详细阐述跨时钟域数据传输的原理,包括握手机制、异步FIFO的设计、以及必要的同步器结构(如两级或三级寄存器同步)。我们将用实例展示如何识别和修复常见的跨时钟域违例。 2. 静态时序分析(STA)的工程应用: 本章将深入讲解STA的内部工作原理,包括建立时间(Setup Time)、保持时间(Hold Time)裕量的计算、关键路径的识别与优化。同时,介绍如何有效地设置复杂的时钟关系(如多时钟域、输入/输出延迟约束)以确保设计在目标工艺库上正确运行。 3. 功能验证的层次化方法: 重点介绍从传统的仿真测试平台(Testbench)到现代基于覆盖率驱动的验证方法(如UVM/OVM,如果适用,此处可提及验证方法的通用性而非特定库)。我们将讨论如何构建可重用的验证IP,如何利用断言(Assertions)进行设计意图的检查,以及形式验证(Formal Verification)在确保设计正确性方面的应用。 第三部分:综合、布局布线与低功耗设计 本部分将读者带入物理实现领域,讨论如何将抽象的逻辑网表转化为可制造的芯片版图。 1. 逻辑综合的原理与优化: 深入探讨综合工具如何将高层级描述转化为标准单元(Standard Cell)的网表。重点分析设计约束(如时钟频率、I/O延迟)对综合结果的影响。我们将讲解层次化设计中的端口映射策略和设计分区(Partitioning)技术,以管理大型设计的编译时间与结果质量。 2. 布局规划与布线挑战: 介绍物理实现流程的各个阶段,包括电源规划(Power Planning)、宏单元(Macro)的放置。重点剖析布线拥堵(Congestion)的成因及其缓解策略,以及如何处理信号完整性问题,例如串扰(Crosstalk)和IR Drop的预估与修正。 3. 现代低功耗设计技术: 探讨静态功耗和动态功耗的来源。详细介绍先进的功耗优化技术,包括时钟门控(Clock Gating,手动与自动)、电源门控(Power Gating)的实现机制、多电压域(Multi-Voltage Domain)的设计考虑,以及如何通过设计架构手段来降低平均工作电压。 第四部分:可测试性设计(DFT)与流片准备 本部分强调设计如何被有效地测试,这是从设计到可制造性的关键桥梁。 1. 可测试性设计(DFT)的集成: 详细介绍扫描链(Scan Chain)的插入与测试流程(ATPG)。重点讲解如何处理异步复位和测试模式下的时序违例。此外,还将覆盖边界扫描(Boundary Scan/JTAG)在系统级测试中的应用。 2. 内建自测试(BIST)技术: 介绍基于存储器BIST(MBIST)和逻辑BIST(LBIST)的原理,及其在减少外部测试设备依赖性方面的优势。 3. 设计收敛与良率考虑: 讨论如何根据目标工艺节点的特点调整设计策略以提高制造良率。包括对关键几何规则的遵守、电迁移(Electromigration)的分析,以及如何利用仿真数据指导最终的流片准备工作。 本书适合具有一定数字电路基础的电子工程、计算机工程专业的学生、硬件设计工程师,以及希望深入理解现代ASIC/SoC实现流程的专业人士。它提供了一条从抽象设计理念走向实际硅片实现的高质量技术路径。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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当我拿到这本《Verilog HDL 综合实用教程》时,我最期待的就是它在“实用”二字上的体现。我是一名在实际项目中有多年FPGA开发经验的工程师,虽然日常工作中也会用到 Verilog,但总觉得在综合优化方面还有提升的空间,尤其是面对一些复杂的数字逻辑设计时,如何写出更容易被综合器高效处理的代码,一直是我关注的重点。这本书在这方面做得非常扎实,它并没有简单地罗列 Verilog 的语法特性,而是深入探讨了不同 Verilog 结构在综合过程中可能产生的不同结果,以及如何通过巧妙的代码组织来指导综合器生成更优化的电路。书中提供了大量的“黄金法则”和“禁忌法则”,这些都是作者在多年实践中总结出来的宝贵经验,能够帮助我们避免许多常见的综合问题,例如状态机的错误写法、避免锁存器的产生、以及如何有效地利用参数化和模块化来提高代码的可读性和可维护性,同时也能让综合器更好地进行优化。我特别喜欢书中关于如何分析综合报告的部分,它教我如何解读报告中的关键信息,如时序违例、资源使用情况、逻辑层次等,并根据这些信息反过来指导我的代码修改。这让我不再是盲目地尝试,而是有章可循地进行优化。此外,书中还对一些高级综合技巧进行了介绍,比如如何使用特定的综合指令来控制综合器的行为,如何通过流水线技术来提高吞吐量,以及如何进行异步复位和同步复位的权衡。这些内容对于提升设计性能和效率非常有价值。总而言之,这本书的实用性体现在它能够直接帮助我解决实际设计中遇到的问题,并提供切实可行的解决方案。

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《Verilog HDL 综合实用教程》这本书为我提供了一种全新的视角来看待Verilog HDL语言。我之前接触的Verilog教材,大多侧重于仿真和验证,而这本书则将重点放在了“综合”这个更贴近实际硬件实现的关键环节。它深入剖析了综合器如何将Verilog代码转化为实际的逻辑电路,并且详细介绍了如何通过编写可综合的Verilog代码来指导综合器生成高效、优化的硬件。书中对各种Verilog结构,如always块、assign语句、if-else、case、for循环等,在综合过程中的具体表现进行了深入的分析,并且提供了大量的示例来展示如何避免产生不可综合的代码,以及如何利用综合器的优化能力。我特别喜欢书中关于时序设计的章节,它详细讲解了如何通过合理地设计时钟和复位逻辑,以及如何处理时序约束来确保设计的时序性能。此外,书中还对算术运算的综合优化、状态机的编码方式以及流水线技术进行了深入的探讨,这些内容对于提升FPGA设计的性能和效率至关重要。这本书的语言通俗易懂,逻辑严谨,图文并茂,非常适合作为学习Verilog HDL综合的参考书籍。它不仅教会了我“如何写”,更教会了我“如何写得更好”。

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这本书简直是为我量身定做的,我一直想深入理解 Verilog HDL 的综合过程,但市面上很多教程要么过于理论化,要么只停留在代码编写层面,缺乏对综合器如何解读代码、生成实际电路的清晰阐述。这本书在这方面做得非常出色,它不仅仅是罗列 Verilog 的语法和语义,更重要的是,它一步步地剖析了综合器的工作原理,从前端的词法分析、语法分析,到后端的逻辑优化、资源分配,都给出了详尽的解释。特别是关于如何编写可综合的 Verilog 代码,书中提供了大量的实用技巧和陷阱规避方法,例如如何正确使用时序逻辑(如触发器和寄存器)、如何避免综合器产生非预期的组合逻辑、以及如何利用综合器的优化能力来提高代码效率和电路性能。作者在书中穿插了许多不同复杂度的实际工程案例,并通过图文并茂的方式展示了代码在综合过程中如何转化为门级网表,再进一步映射到FPGA的实际资源上。这些案例的分析非常到位,让我能够清晰地看到理论与实践之间的联系,也让我明白了为什么有些代码可以高效综合,而有些则会导致性能下降或资源浪费。书中的每一个章节都紧密相连,循序渐进,让我这种初学者也能逐步建立起完整的概念体系。我尤其欣赏书中关于时序约束和时序优化的部分,这对于FPGA设计至关重要,而这本书对这部分内容的讲解既全面又深入,让我对如何通过代码设计和时序约束来优化时序性能有了全新的认识。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我掌握 Verilog HDL 综合的精髓。

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《Verilog HDL 综合实用教程》这本书的讲解方式非常独特,它不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的引导。在我接触的众多Verilog书籍中,这本书最让我印象深刻的是它对“综合”这一过程的深入剖析,以及如何通过Verilog代码的设计来影响和优化这一过程。书中从宏观的电路结构,到微观的门级逻辑,都进行了详细的阐述,并且清晰地展示了Verilog语句是如何被转化为实际硬件的。我特别欣赏书中对时序逻辑设计的讲解,它不仅介绍了如何使用always块来描述触发器和寄存器,更重要的是,它深入分析了如何通过时钟信号、复位信号以及敏感列表来精确控制逻辑行为,从而避免产生不可预期的时序问题。此外,书中还对组合逻辑的设计原则进行了细致的探讨,包括如何避免竞争冒险,如何有效利用多路选择器和编码器,以及如何处理位宽不匹配的问题。让我惊喜的是,书中还涉及了如何利用综合指令来控制综合器的行为,以及如何通过代码的结构来影响综合器的优化策略。这些内容对于我提升FPGA设计的效率和性能非常有价值。这本书的图示和表格运用也非常到位,能够直观地帮助我理解复杂的概念,让学习过程更加轻松愉快。

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这本书的价值在于它能让你跳出“写代码”的思维模式,进入“设计硬件”的模式。在我过去的FPGA开发经历中,很多时候我只是把Verilog当成一种脚本语言来使用,写完代码,通过仿真器验证功能正确性,然后就直接交给综合工具,结果往往不如人意,要么时序不收敛,要么资源占用过高。读了《Verilog HDL 综合实用教程》之后,我才真正理解了“可综合”的含义以及如何写出“易于综合”的代码。《教程》中对各种Verilog构造的“综合行为”进行了细致的剖析,例如,一个简单的if-else语句在不同的上下文中有可能被综合成多路选择器、优先级编码器,甚至寄存器。书中还重点讲解了如何正确使用always块来描述时序逻辑,特别是对时钟和复位信号的处理,以及如何避免在always块的敏感列表中遗漏关键信号,导致不可预期的组合逻辑产生。我最喜欢的部分是关于流水线(pipelining)设计的讲解,作者通过多个实例展示了如何通过插入流水线寄存器来提高设计的吞吐量,以及如何在代码设计中考虑流水线的开销和收益。此外,书中对算术运算(加法、减法、乘法、除法)的综合优化也进行了深入的探讨,它教会我如何选择合适的算法和数据类型来获得最佳的性能和资源利用率。这本书真正做到了“实用”二字,它提供的是直接应用于实际项目中的宝贵经验和方法。

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作为一名从数字逻辑设计初学者转型为FPGA开发工程师的学生,我一直在寻找一本能够真正帮助我理解“背后发生了什么”的书。许多Verilog教材侧重于语法和仿真,但对于“综合”这个至关重要的环节,往往只是点到为止。这本《Verilog HDL 综合实用教程》恰恰填补了我的这一知识鸿沟。它以一种非常易于理解的方式,层层剥茧地揭示了Verilog代码是如何被转化为实际硬件的。书中不仅讲解了如何编写可综合的Verilog代码,更重要的是,它详细阐述了综合器的工作流程,包括逻辑门的实例化、多路选择器的生成、触发器的构建以及状态机的实现等。我印象特别深刻的是关于如何处理时序逻辑的章节,书中详细解释了如何通过always块、时钟信号和复位信号来正确描述同步电路,以及如何避免产生不可综合的时序结构,例如在敏感列表中遗漏信号或使用非标准的延迟语句。同时,书中也提供了许多关于组合逻辑设计的实用建议,比如如何利用if-else语句和case语句来构建条件逻辑,如何使用连接符来拼接信号,以及如何通过位选择和总线来操作多位宽的信号。让我惊喜的是,书中还包含了一些关于低功耗设计和可测试性设计(DFT)的初步介绍,这些都是现代FPGA设计中不可忽视的重要方面,而本书能够将这些概念与Verilog综合联系起来,为我提供了更广阔的视野。这本书的图示和表格运用也非常恰当,能够直观地展示代码结构与电路结构之间的对应关系,这对于我这种需要视觉辅助来理解抽象概念的学生来说,帮助极大。

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在我阅读《Verilog HDL 综合实用教程》的过程中,最让我赞叹的是作者对于“优化”二字的深刻理解和详尽阐述。在FPGA开发领域,写出能“跑”的代码是基础,但写出“跑得快”、“资源用得少”的代码才是核心竞争力。这本书正是围绕着如何通过Verilog代码的编写和设计来指导综合器生成最优化的硬件,这一点做得非常到位。作者没有仅仅停留在“什么是可综合的”层面,而是深入挖掘了“如何做到更好的综合”。书中对于各种优化技巧的讲解,从基础的逻辑合并、门复制、去除冗余逻辑,到更高级的流水线技术、并行处理、算术运算优化,都进行了细致的分析。我尤其喜欢书中关于如何处理乘法器、除法器、加法器等算术运算的章节,它不仅展示了如何使用Verilog来描述这些运算,更重要的是,它深入剖析了综合器在处理这些运算时可能采用的不同策略,以及如何通过代码的结构来影响这些策略,从而实现性能和资源的最佳平衡。书中还详细讲解了如何处理时序约束,包括setup time和hold time的要求,以及如何通过代码调整和综合选项来满足这些时序要求。对我来说,这是一个巨大的提升,因为之前我对时序优化往往只能凭感觉,而现在我有了更科学、更系统的方法论。此外,书中对于亚稳态的分析和规避,以及如何设计鲁棒的时序逻辑,也给了我很大的启发。这本书不仅教会我Verilog的语法,更教会我如何用Verilog去“思考”硬件。

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拿到这本《Verilog HDL 综合实用教程》之后,我最大的感受就是它的“系统性”和“深度”。作为一名在大学里学习数字电路和EDA工具的本科生,我接触过不少关于Verilog的书籍,但很多都仅仅是语法层面的介绍,或者是一些零散的仿真技巧。而这本书,从Verilog语言的各个方面出发,一步步深入到综合的核心,构建了一个非常完整的知识体系。它不仅仅是在讲解Verilog语言本身,更重要的是,它将Verilog语言与实际的硬件实现紧密地联系起来。书中对各种Verilog结构(如always块、assign语句、if-else、case、for循环等)在综合过程中如何被解释和转化为硬件逻辑进行了详尽的描述,并且配以大量的图示来展示代码与电路之间的对应关系。我特别欣赏书中对状态机设计的讲解,它不仅介绍了如何用Verilog描述状态机,更重要的是,它深入分析了不同状态机编码方式(如二进制编码、格雷码编码、独热编码)对综合结果的影响,以及如何选择最适合特定设计的编码方式。此外,书中还对组合逻辑和时序逻辑的设计原则进行了深入的探讨,包括如何避免竞争冒险、如何处理锁存器的产生、以及如何设计可靠的时钟域交叉逻辑。这些内容对于建立扎实的数字逻辑设计基础至关重要。这本书让我明白了,Verilog不仅仅是一种编程语言,更是一种用于描述硬件功能的强大工具,而理解其综合过程,是掌握这一工具的关键。

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作为一名正在学习数字系统设计的学生,我对《Verilog HDL 综合实用教程》的评价是,它为我打开了理解数字硬件设计与Verilog HDL语言之间联系的大门。在学校的课程中,我们学习了数字逻辑的理论知识,也接触了Verilog的语法,但如何将Verilog代码高效地转化为实际的硬件逻辑,这中间的“桥梁”一直比较模糊。这本书正好弥补了这一缺失。它不仅仅是教我如何写Verilog代码,更是教我如何“用Verilog来思考硬件”。书中对综合过程的讲解非常细致,从前端的词法、语法分析,到后端的逻辑优化、门级网表生成,都进行了清晰的阐述。我特别欣赏书中关于如何正确使用同步和异步复位信号的讨论,以及如何处理时钟域交叉问题。这些都是在实际FPGA设计中非常关键且容易出错的地方。此外,书中还对如何避免产生锁存器(latches)和竞争冒险(race conditions)提供了非常实用的技巧和案例分析。让我惊喜的是,书中还涉及了数据通路的设计和控制逻辑的设计,并且将这两者如何通过Verilog代码有机地结合在一起进行了详细的讲解。这种将概念与代码、理论与实践紧密结合的方式,极大地加深了我对数字系统设计的理解。这本书的逻辑清晰,语言流畅,即使是对于初学者来说,也能够轻松理解。

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这本书的出现,是我在FPGA开发道路上的一次“及时雨”。作为一名正在努力提升自己FPGA设计能力的工程师,我一直觉得自己在“综合优化”这一块存在短板。很多时候,我能写出能够仿真通过的代码,但在综合之后,时序收敛困难,或者资源占用居高不下,这让我非常苦恼。这本《Verilog HDL 综合实用教程》恰恰解决了我的痛点。它没有回避Verilog HDL在综合过程中可能遇到的各种挑战,而是提供了一套系统性的方法论来应对这些挑战。书中对“可综合性”的定义和要求讲解得非常透彻,并且详细列举了许多常见的“不可综合”代码结构,以及如何将其修改为可综合的版本。我尤其欣赏书中关于状态机设计和处理的章节,它详细阐述了如何根据不同的设计需求,选择合适的状态机编码方式,以达到最佳的综合效果。同时,书中对算术运算的综合优化策略,如如何选择合适的乘法器实现方式,如何通过流水线技术提高吞吐量等,也进行了深入的讲解,这对于我优化高性能计算设计非常有帮助。此外,书中对低功耗设计和可测试性设计(DFT)的初步介绍,也让我对现代FPGA设计有了更全面的认识。总而言之,这本书的内容非常贴近实际工程应用,为我提供了一套切实可行的指导。

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