Analog VLSI and Neural Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Addison Wesley Publishing Company

作者:Carver Mead

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:1989-1-1

价格:USD 59.99

装帧:Hardcover

isbn号码:9780201059922

丛书系列:

图书标签:

• XUEXI
• Analog VLSI
• Neural Networks
• Circuit Design
• Integrated Circuits
• Signal Processing
• Low Power Design
• Biomedical Engineering
• Machine Learning
• Electronics
• Systems

好的，以下是一本名为《数字系统设计与现代微处理器架构》的图书简介，旨在详细介绍其内容，同时确保不提及您提供的原书名《Analog VLSI and Neural Systems》中的任何主题或概念。 --- 图书简介：《数字系统设计与现代微处理器架构》 引言：数字时代的基石 在当今信息技术飞速发展的时代，数字系统已成为我们生活、工作和娱乐不可或缺的基础设施。从智能手机到高性能计算集群，再到物联网设备，所有这些依赖于对信息进行精确、高效的编码、处理和存储。本书《数字系统设计与现代微处理器架构》旨在为读者提供一个全面且深入的视角，剖析支撑这些系统的核心原理、设计方法论以及前沿的架构演进。 本书专注于数字逻辑的严谨性、组合与时序电路的设计实践，以及现代处理器如何通过创新的微架构技术来应对不断增长的性能需求与功耗限制。我们不侧重于模拟电路或生物启发计算的原理，而是将焦点完全置于可离散化、可量化的数字领域内。 第一部分：数字逻辑基础与硬件描述语言（HDL） 本部分为后续高级主题奠定坚实的理论基础，详细阐述了从最基本的晶体管开关行为到复杂系统级建模的过渡。 第一章：数字逻辑的数学基础与布尔代数 本章从信息论的基本定义出发，深入探讨了布尔代数的核心公理与定理。我们将详细分析如何利用卡诺图（Karnaugh Maps）和Quine-McCluskey方法对逻辑函数进行最小化，这是优化硬件资源和提高速度的关键步骤。此外，本章还将介绍多值逻辑系统在特定应用中的初步概念，但重点仍将放在二进制逻辑的实现上。 第二章：组合逻辑电路的构建与分析 本章聚焦于不可随时间变化的逻辑功能实现。我们将深入研究标准逻辑门（与、或、非、异或）的特性、延迟和功耗。随后，我们将详细设计和分析多路选择器（MUX）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）以及全加器和超前进位加法器（Carry Lookahead Adders）。对于加法器部分，我们将对比串行、并行以及携带预测机制在速度与复杂度上的权衡。 第三章：时序逻辑电路与状态机的设计 时序电路是数字系统记忆和状态保持能力的基础。本章将详细介绍锁存器（Latches）与触发器（Flip-Flops），特别是主从结构和边沿触发机制。重点讨论时序系统的关键问题，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的约束，以及如何通过时钟域交叉（CDC）技术安全地传输信号。 第四章：硬件描述语言（VHDL/Verilog）实践 为了有效地描述和验证复杂的数字电路，硬件描述语言是必不可少的工具。本章将系统地介绍VHDL和Verilog两种主流语言的结构、数据类型和基本操作。我们不仅会教授结构化建模和数据流建模，更会深入探讨行为级建模在算法验证中的重要性。通过大量实例，读者将学会如何使用综合工具链将HDL代码转化为可实现的门级网表。 第二部分：中层系统设计与数字部件实现 本部分将数字逻辑部件提升到系统层面，关注如何组织这些部件以实现复杂的数据处理任务。 第五章：同步数字系统的设计范式 本章探讨了如何构建大型同步系统，包括系统时钟分配网络的精确设计（Clock Tree Synthesis, CTS）和时序收敛的策略。我们将详细讨论时序分析（Static Timing Analysis, STA）的基本原理，以及如何识别和修复时序违例（Timing Violations）。 第六章：存储器系统与高速缓存结构 存储器是数字系统的瓶颈之一。本章深入研究了静态随机存取存储器（SRAM）单元的结构、读写机制以及时序参数。更重要的是，本章将系统地介绍多级高速缓存（Cache）的设计理念，包括缓存的映射策略（直接映射、组相联、全相联）、写策略（写回与直写）以及替换算法（LRU、FIFO）。我们将分析缓存未命中（Misses）对系统性能的实际影响。 第七章：算术逻辑单元（ALU）的高级设计 本章专注于数据处理的核心——ALU。除了基本的加减乘除操作外，我们将详细剖析定点数和浮点数的表示标准（IEEE 754）。重点设计高效的乘法器（如Booth编码、阵列乘法器）和除法器（如牛顿法、迭代法），并探讨如何利用流水线技术优化这些关键运算单元的吞吐量。 第三部分：现代微处理器架构深入解析 本部分是本书的核心，聚焦于如何通过创新的微架构来突破冯·诺依曼瓶颈，实现指令级并行性（ILP）的极致发挥。 第八章：指令集架构（ISA）与 RISC/CISC 对比 本章首先概述了指令集架构的分类及其对底层硬件设计的影响。我们将详细对比精简指令集计算（RISC）和复杂指令集计算（CISC）的设计哲学，分析现代处理器如何融合两者的优势。重点分析Load/Store架构的特性以及条件码与寄存器堆栈管理。 第九章：指令级并行性（ILP）与流水线技术 流水线（Pipelining）是提高处理器性能的关键。本章详细阐述了五级流水线（取指、译码、执行、访存、写回）的结构、操作和潜在的风险（结构冒险、数据冒险、控制冒险）。我们将深入探讨数据冒险的解决方案，特别是动态数据前递（Forwarding/Bypassing）技术的工作机制。 第十章：控制冒险与分支预测 控制依赖是流水线效率的头号杀手。本章将详细介绍分支指令的处理，包括停顿（Stall）与清除（Flush）操作。核心内容在于介绍分支预测单元（Branch Prediction Unit, BPU）的演进，包括静态预测、一步/两步饱和计数器（Saturating Counters），以及更复杂的基于历史信息的动态预测算法（如Gshare）。 第十一章：超标量与乱序执行（Out-of-Order Execution） 现代高性能处理器依赖于乱序执行来发现并利用指令级并行性。本章将系统地介绍实现乱序执行所需的核心组件： 1. 重排序缓冲区（Reorder Buffer, ROB）： 维护程序顺序的提交点。 2. 保留站（Reservation Stations, RS）： 暂存等待操作数的指令。 3. 寄存器重命名（Register Renaming）： 消除由于资源竞争引起的数据相关性（假相关）。 我们将剖析指令从发出（Issue）到执行（Execute）再到提交（Commit）的完整生命周期，展示处理器如何超越程序固有的顺序限制来最大化资源利用率。 第十二章：内存一致性与多核并发 随着计算需求的增长，多核处理器已成为主流。本章探讨了多核系统中的缓存一致性问题。我们将详细研究目录（Directory-Based）和嗅探（Snooping-Based）协议，特别是MESI协议及其扩展（如MOESI），以确保系统中所有处理器核对共享数据的视图保持一致。最后，本章还将简要介绍同步原语（如屏障、原子操作）在软件层面如何与底层硬件支持协同工作。 结论：面向未来的设计挑战 《数字系统设计与现代微处理器架构》不仅回顾了数字逻辑的经典理论，更着眼于当前和未来的设计挑战，包括功耗墙的限制、异构计算的兴起以及对新型存储和互连技术的探索。本书旨在培养读者将抽象的算法转化为高效、可靠的数字硬件实现的能力，是计算机工程、电子工程专业学生和系统级设计师的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆