VLSI数字信号处理系统设计与实现 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:帕里 (Parhi Keshab K.)

出品人:

页数:577

译者:陈弘毅

出版时间:2004-6

价格:65.0

装帧:平装

isbn号码:9787111141082

丛书系列:

图书标签:

• VLSI
• 数字信号处理
• 技术
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《数字信号处理系统设计与实现：理论与实践》 内容简介 数字信号处理（DSP）是现代电子工程领域的核心技术之一，它深刻地影响着通信、音频、图像、医疗、控制等众多行业。本书旨在为读者提供一套系统、深入且实用的数字信号处理系统设计与实现方法。本书不涉及任何特定学科领域（如VLSI），而是聚焦于DSP技术的通用原理、核心算法以及如何在实际系统中落地。 第一部分：数字信号处理基础理论 本部分将从最基础的概念入手，逐步构建读者对数字信号处理的完整认知。 信号与系统概述： 介绍连续时间信号与离散时间信号的区别，离散时间系统的基本概念，包括线性、时不变（LTI）系统。详细阐述卷积的定义与性质，这是LTI系统分析的基石。 采样理论： 深入讲解奈奎斯特-香农采样定理，揭示模拟信号离散化的关键条件。讨论过采样、欠采样及其影响，以及抗混叠滤波器的作用。 傅里叶变换系列： 详细介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其重要性。深入剖析快速傅里叶变换（FFT）算法的原理、优势及其不同实现方式，为高效频谱分析奠定基础。 Z变换： 讲解Z变换的定义、性质及其在分析离散时间系统中的应用。重点介绍收敛域（ROC）的概念，以及如何利用Z变换分析系统的稳定性、因果性。 离散时间滤波器设计： 分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器两大类。 IIR滤波器： 介绍连续时间原型滤波器的设计方法（如Butterworth、Chebyshev、Elliptic），以及如何通过双线性变换等方法将其映射到离散时间域。讨论IIR滤波器传递函数的系数与系统稳定性的关系。 FIR滤波器： 介绍窗函数法、频率采样法等设计FIR滤波器的常用方法。强调FIR滤波器具有线性相位特性，以及其在音频、通信等领域的重要性。 随机信号处理初步： 介绍随机信号的基本概念，如自相关函数、功率谱密度。探讨平稳随机过程的特性，并初步介绍维纳滤波器的概念。 第二部分：数字信号处理算法实现 本部分将深入探讨各种核心DSP算法的实现细节与技巧。 FFT算法的实现： 详细解析Cooley-Tukey算法的蝶形运算、数据倒序等关键步骤，并给出不同规模FFT的实现思路。 滤波器算法实现： IIR滤波器实现： 介绍直接型、级联型、并联型等结构，以及它们在计算效率、数值稳定性方面的差异。 FIR滤波器实现： 介绍直接型、移位累加器（MAC）等结构，以及如何利用对称性优化计算。 自适应滤波器： 介绍最小均方（LMS）算法及其变种（如归一化LMS、NLMS），用于实时调整滤波器系数以适应变化的环境。讨论自适应滤波器的应用，如噪声消除、回声消除。 多速率信号处理： 介绍抽取、内插等基本操作，以及它们在信号压缩、变采样率等方面的应用。深入讲解多速率滤波器组（如QMF、PRB）的设计原理。 变换域处理： 除了傅里叶变换，还将介绍离散余弦变换（DCT）、离散小波变换（DWT）等，以及它们在图像压缩（如JPEG）、音频压缩（如MP3）等领域的应用。 第三部分：数字信号处理系统设计与实践 本部分将视角从算法转移到实际系统的构建，强调理论与实践的结合。 系统设计流程： 详细讲解从需求分析、规格定义、算法选型、系统架构设计到性能评估的完整流程。 硬件加速与优化： 探讨如何利用并行计算、流水线技术等提高DSP算法的执行效率。介绍高性能计算的常用方法，如SIMD指令的使用。 软件实现策略： 讨论使用高级语言（如C/C++）与汇编语言结合进行优化的技巧。介绍实时操作系统（RTOS）在DSP系统中的作用。 性能评估与调试： 讲解如何进行系统性能的度量，如计算复杂度、延迟、吞吐量。介绍常用的调试工具与方法，帮助读者定位和解决问题。 应用案例分析： 通过具体的案例，如音频处理系统（降噪、均衡）、通信系统（调制解调）、图像处理系统（滤波、边缘检测）等，展示DSP技术的实际应用。 本书特色 理论与实践并重： 深入浅出地讲解DSP的数学原理，同时提供大量实际的算法实现细节和系统设计思路。 普适性强： 本书内容不限于特定硬件平台或应用领域，适用于所有需要进行数字信号处理的工程师和研究人员。 系统性强： 从基础概念到高级算法，再到系统设计，层层递进，构建完整的知识体系。 强调工程思维： 关注算法的效率、稳定性、硬件实现的可行性等工程化问题。 目标读者 本书适合于通信工程、电子工程、计算机科学、自动化等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研发工作的工程师。对于希望深入理解并掌握数字信号处理系统设计与实现技术的专业人士而言，本书将是不可多得的参考。

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这本厚厚的书拿到手里，沉甸甸的，光是封面设计就透着一股严谨的气息，那种蓝灰色的调调，仿佛在暗示着书中所探讨的主题——那些复杂精密的电子脉络。我本来以为会是一本晦涩难懂的教科书，毕竟“VLSI”和“数字信号处理”这两个词组合在一起，听起来就让人头皮发麻。然而，初翻几页后，我发现作者似乎有意地避免了那种纯理论的堆砌，而是试图搭建一座桥梁，连接抽象的数学模型与实际的硬件实现。书中对基础概念的阐述非常扎实，像是为初学者铺设了一条平坦的入门小径，但它的深度绝非肤浅的概述，很快，它就开始深入到各种滤波器的结构优化、流水线设计中去。我尤其欣赏它在讲解特定算法（比如FFT的蝶形运算单元）时，那种由宏观架构到微观单元的逐步剖析，让人能真切地感受到，一个信号是如何在硅片上被驯服和处理的。如果你是那种不满足于仅仅停留在软件仿真层面，而是渴望了解底层硬件如何支撑起这些数字魔术的人，这本书绝对值得你花费时间去细细品味。它不仅仅是知识的传授，更像是一种思维训练，教你如何用硬件的视角去看待信号处理的难题，培养一种对资源效率的极致追求。

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这本书的排版和内容组织结构，给我的感觉是极其“重工业”和务实。它不会用太多花哨的语言来粉饰太平，每一个章节都直奔主题，仿佛是某位资深架构师的内部技术文档被公之于众。对于一个有着扎实数字电路基础的读者来说，这本书就像是打开了一扇通往高集成度设计世界的门。我特别注意了它在描述状态机和控制逻辑部分的笔法，那是 VLSI 设计中至关重要的环节，稍有不慎就会导致时序违例或功能错误。书中对这些控制单元的设计冗余度、时钟域交叉处理等棘手问题的探讨，显示了作者深厚的工程经验。我甚至尝试将书中的一个小型 FIR 滤波器结构，按照书中的推荐流程，在 EDA 工具链中进行了初步的综合和布局规划。这个过程的顺畅度，很大程度上归功于书中对设计流程中各个关键节点的详尽指导。总而言之，这不是一本供人消遣的书籍，而是一部需要在案头随时翻阅的工具书，它的分量，在于它所蕴含的无数次试错和优化后的结晶。

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说实话，这本书的阅读体验更像是一次对“精简主义”工程哲学的朝圣之旅。当我翻到关于低功耗设计策略的那几章时，我简直被那些巧妙的电路布局和算法替代方案所折服。它没有仅仅罗列出已有的标准设计模式，而是深入探讨了为什么这些模式是最优的，其背后的权衡取舍是什么。比如，在讨论量化噪声和位宽选择时，作者并没有给出冷冰冰的公式，而是通过一系列具体的案例分析，展示了如何在有限的功耗预算内，榨取出最佳的信噪比。这对于正在进行实际系统设计，尤其是在移动设备或嵌入式系统中工作的工程师来说，简直是如获至宝。它不是教你“怎么做”，而是教你“为什么这么做，以及有没有更好的方法”。书中图示丰富，尤其是那些关于时序约束和面积优化的流程图，逻辑清晰得令人赞叹，它们帮助我快速定位到设计瓶颈，并尝试用书中提供的高效方法去解决。这本书的价值在于，它将理论的严谨性与工程实践的残酷性完美地融合在了一起，读完后，你对“高效”二字的理解会提升到一个全新的维度。

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当我第一次接触这类交叉学科的知识时，最大的障碍往往是术语的壁垒和不同领域的思维惯性。然而，这本书在这方面做得非常出色，它似乎预见到了读者可能在哪些知识点上会产生困惑，并提前设置了“缓冲带”。举例来说，在引入 DSP 算法时，它并没有直接跳到复杂的矩阵运算，而是先用非常直观的方式解释了信号在离散时间域和频域转换的物理意义，这让那些对 DSP 感到畏惧的读者也能迅速跟上节奏。更令人惊喜的是，书中对设计流程中 IP 核重用和可配置性设计的探讨，展现了现代集成电路设计的前瞻性思维。它不仅仅局限于单一定制化的设计，而是引导读者思考如何构建一个灵活的、可适应未来需求变化的设计平台。这种从具体实现上升到方法论层面的提升，是很多初级参考书所欠缺的。读完这本书，我感觉自己不再是孤立地看待一个算法或一个电路模块，而是将其置于整个系统架构和生命周期中去考量。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，它不是那种只停留于某个特定工艺节点的参考手册，而是一本立足于底层原理、放眼未来趋势的综合性著作。我个人对书中关于并行处理架构和并行化策略的论述尤其感兴趣。在数据流分析这一块，作者展现了非凡的洞察力，清晰地展示了如何通过数据依赖性分析来最大化硬件利用率，避免不必要的等待周期。书中对 Systolic Array（脉动阵列）的介绍，配上详细的例子，让我对这种高效的并行计算模式有了更直观的理解。对于希望深入了解高性能计算加速器设计的读者来说，这部分内容是核心中的核心。此外，书中对设计验证和测试（DFT）的提及虽然篇幅不长，但其切入点非常精准，直指实际项目中最容易被忽视但代价高昂的环节。这本书读起来需要耐心，但每读完一个部分，都会有一种“茅塞顿开”的感觉，它提供的不仅仅是设计蓝图，更是一套成熟、可靠的设计方法论，足以支撑起未来几年内复杂 SoC 项目的开发工作。

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绝对的好书，作为FPGA的提升书籍非常好

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