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出版者:机械工业出版社

作者:白雪

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2001-7-1

价格:26.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111025467

丛书系列:

图书标签:

• 系统可编程器件
• FPGA
• CPLD
• 硬件开发
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• 嵌入式系统
• 开发技术
• 电子工程

《集成电路设计与实现》 本书深入探讨了现代集成电路（IC）的设计流程、关键技术以及实际实现方法。从概念构思到最终制造，我们将带领读者全面了解芯片是如何从无到有诞生的。 第一部分：集成电路设计基础 1. 电子系统概述： 介绍电子系统的基本构成，包括数字系统、模拟系统以及混合信号系统。重点讲解了电子系统在现代科技中的重要作用，例如通信、计算、控制等领域。 2. 数字逻辑设计： 深入讲解数字逻辑的基本原理，包括布尔代数、逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）、组合逻辑电路（加法器、多路选择器、译码器等）以及时序逻辑电路（触发器、寄存器、计数器等）。我们将从最基础的逻辑门开始，逐步构建复杂的数字功能模块。 3. 硬件描述语言 (HDL)： 重点介绍Verilog和VHDL这两种主流的硬件描述语言。通过丰富的代码示例，演示如何使用HDL来描述数字电路的行为和结构。我们将详细讲解HDL的语法、数据类型、运算符、语句以及如何使用HDL进行模块化设计和仿真验证。 4. 算法到硬件的转换： 探讨如何将高层级的算法（例如C语言或Python编写的算法）高效地转化为硬件实现。我们将介绍常用的转换技术，如流水线（Pipelining）、并行处理（Parallelism）和资源共享（Resource Sharing），以及如何优化硬件设计的性能和资源利用率。 第二部分：集成电路设计流程 1. 前端设计 (Frontend Design)： 逻辑综合 (Logic Synthesis)： 详细阐述逻辑综合的过程，如何将HDL描述转换成门级网表。我们将介绍综合的目标（面积、时序、功耗）以及常用的综合工具和策略。 静态时序分析 (Static Timing Analysis, STA)： 讲解STA的基本概念，包括时钟周期、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）以及如何分析和修复时序违例。我们将展示如何使用STA工具来确保设计的时序满足要求。 形式验证 (Formal Verification)： 介绍形式验证的原理和应用，如何通过数学方法证明设计的正确性，避免仿真中的遗漏。我们将涵盖等价性检查（Equivalence Checking）和属性检查（Property Checking）等技术。 2. 后端设计 (Backend Design)： 布局 (Placement)： 讲解如何将门级网表中的逻辑单元放置在芯片版图上，以及布局对性能和功耗的影响。我们将介绍不同的布局算法和优化技术。 布线 (Routing)： 详细描述布线的过程，如何将放置好的逻辑单元之间通过金属导线连接起来。我们将探讨各种布线算法（如全局布线、详细布线）以及布线过程中可能遇到的问题（如拥塞、信号完整性）。 物理验证 (Physical Verification)： 设计规则检查 (Design Rule Checking, DRC)： 讲解DRC的目的，即确保设计的物理几何图形符合芯片制造厂的工艺规则。 版图寄生参数提取 (Parasitic Extraction)： 介绍如何从版图文件中提取导线电阻和电容等寄生参数，这些参数对电路性能有重要影响。 逻辑单元与版图一致性检查 (Layout Versus Schematic, LVS)： 讲解LVS的作用，即验证版图是否与逻辑网表所描述的电路结构一致。 第三部分：先进设计技术与方法 1. 低功耗设计 (Low Power Design)： 探讨在集成电路设计中实现低功耗的技术，包括时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）以及低功耗模式（如睡眠模式）的设计。 2. 混合信号设计 (Mixed-Signal Design)： 介绍混合信号电路的设计挑战，包括模拟和数字信号的交互、噪声耦合以及共存问题。我们将探讨常用的混合信号设计流程和验证方法。 3. 片上系统 (System-on-Chip, SoC) 设计： 讲解SoC的概念，如何将多种功能模块（CPU、内存控制器、外设接口等）集成到单个芯片上。我们将介绍SoC的架构设计、总线协议（如AXI）以及IP核的使用。 4. 高级可制造性设计 (Design for Manufacturability, DFM)： 探讨DFM技术，以提高芯片在制造过程中的良品率。我们将涉及光刻、工艺窗口、离散化等概念，以及如何在设计阶段就考虑制造的挑战。 5. 验证方法学 (Verification Methodologies)： 深入研究现代IC验证的策略和技术，包括测试平台（Testbench）的构建、约束随机测试（Constrained Random Testing）、断言（Assertions）的应用以及覆盖率（Coverage）的度量。我们将介绍UVM (Universal Verification Methodology) 等行业标准。 第四部分：开发环境与工具链 1. EDA工具介绍： 概述当前主流的电子设计自动化（EDA）工具，包括逻辑综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）、布局布线工具（如Synopsys IC Compiler II, Cadence Innovus）、仿真工具（如Cadence Incisive, Synopsys VCS）以及物理验证工具（如Mentor Graphics Calibre）。 2. FPGA与ASIC设计流程对比： 详细对比现场可编程门阵列（FPGA）和专用集成电路（ASIC）的设计流程、优缺点以及应用场景。我们将重点介绍FPGA的开发环境、综合、实现和下载过程。 3. 实际项目案例分析： 通过具体的实际项目案例，展示从需求分析、架构设计、HDL编码、仿真验证到逻辑综合、物理实现的全过程。这些案例将帮助读者将理论知识应用于实践。 通过对本书内容的学习，读者将能够系统地掌握集成电路的设计原理、流程和关键技术，并具备独立完成复杂数字和混合信号集成电路设计的能力，为他们在微电子、计算机体系结构、嵌入式系统等领域的进一步深造和职业发展奠定坚实的基础。

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这本书的叙事风格非常引人入胜，它不像传统教科书那样枯燥乏味，反而更像一位经验丰富的前辈在循循善诱。作者善于用生动的语言描绘复杂的技术场景，使得原本可能令人望而生畏的专业术语也变得亲切易懂。例如，在讲解某个关键模块的设计权衡时，作者采用了一种类比叙事的方式，将抽象的逻辑关系比喻成日常生活中常见的决策过程，这种方式极大地降低了读者的理解门槛。文字的节奏把握得很好，时而娓娓道来，时而节奏加快，引导读者快速进入下一个知识点。我特别喜欢作者在行文末尾设置的“思考题”环节，这些问题往往是开放式的，鼓励读者跳出书本的框架，进行批判性思考和联想，这对于培养独立解决问题的能力非常有帮助。这种充满温度和引导性的写作，让阅读过程成为一种享受而非负担。

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我最近在研读这本书的过程中，发现它在理论深度上做了非常扎实的铺垫。作者没有停留在表面概念的介绍，而是深入挖掘了底层原理，比如某些关键算法的数学推导过程，以及硬件实现的物理基础，都给予了详尽的说明。这对于那些希望不仅仅是“会用”工具，而是想真正“理解”工具背后运行机制的技术人员来说，无疑是巨大的福音。书中对不同设计流程的对比分析尤其精彩，它没有简单地断言哪种方法最优，而是从资源消耗、设计周期、可维护性等多个维度进行了平衡的探讨，展现了作者深厚的行业洞察力。此外，书中的案例研究往往是基于现实工业场景的简化模型，这使得理论知识能够迅速落地到实践层面，帮助读者建立起从抽象到具象的思维桥梁。这种严谨的学术态度和务实的工程视角相结合的写作风格，让这本书的价值远超一般的教程手册。

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这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着简洁有力的白色字体，给人一种专业而又充满科技感的印象。内页的纸张质感也相当不错，印刷清晰，图表线条流畅，阅读起来非常舒适，即便是长时间翻阅也不会感到眼睛疲劳。从目录上看，这本书的结构安排得非常合理，内容覆盖面很广，从基础概念的引入，到复杂应用案例的深入剖析，层层递进，逻辑性很强。我尤其欣赏作者在章节安排上的用心，很多晦涩难懂的概念，都通过恰当的图示和精炼的文字进行了很好的阐述，使得初学者也能较快地掌握核心要点。这本书的排版也十分考究，留白得当，重点内容突出，让人在阅读时能够专注于知识本身，而不是被密密麻麻的文字所困扰。整体来看，这本书在物理呈现和内容编排上都体现了高水准的专业素养，是一本值得珍藏和反复研读的技术类书籍。

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从工具和资源的可获得性来看，这本书的配套支持做得非常到位。书中引用的所有示例代码和实验数据，都可以在作者提供的在线资源库中找到，这极大地提高了学习效率，省去了读者自己搭建环境和重复输入代码的时间。更难能可贵的是，这些配套资源库似乎是定期维护和更新的，这确保了即便是过了一段时间后阅读这本书，所引用的软件版本和代码示例依然是相对较新的。此外，书后附带的专业术语表和索引设计得非常人性化，查找特定信息时，能够迅速定位到相关章节和页码。这种对读者学习体验的全面关怀，从纸质内容到数字资源的无缝衔接，充分体现了作者团队在出版流程中的专业性和对读者负责任的态度。这本书的配套体系，使得“学以致用”的转化过程变得异常顺畅高效。

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这本书在内容的前瞻性方面做得相当出色，它不仅涵盖了领域内已经成熟和标准化的技术，还对一些新兴的发展趋势和未来可能的技术方向进行了审慎的展望。例如，书中对某些前沿的架构优化策略的讨论，虽然目前可能尚未成为主流，但其所蕴含的思维方式和潜在的应用价值是值得我们高度关注的。作者在讨论这些未来技术时，态度非常客观，既指出了其潜力，也坦诚地分析了当前面临的挑战和局限性，避免了不切实际的炒作。这种既脚踏实地又仰望星空的平衡感，使得这本书不仅是一份关于现有技术的参考指南，更像是一份指引行业发展方向的路线图。对于希望保持技术领先地位的专业人士来说，这本书提供的视角是不可多得的宝贵财富。

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