VLSI-SOC, from Systems to Chips pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer-Verlag New York Inc

作者:Glesner, Manfred (EDT)/ Reis, Ricardo (EDT)/ Indrusiak, Leandro (EDT)/ Mooney, Vincent (EDT)/ Evekin

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:2006-5

价格:$ 179.67

装帧:HRD

isbn号码:9780387334028

丛书系列:

图书标签:

• VLSI
• SoC
• 集成电路
• 芯片设计
• 系统级芯片
• 数字电路
• 计算机体系结构
• 嵌入式系统
• 硬件设计
• 半导体

《现代集成电路设计与实现》 本书深入探讨了现代集成电路（IC）设计与实现的各个环节，为读者勾勒出一幅从宏观系统构想到最终芯片制造的完整蓝图。本书并非仅仅罗列技术细节，而是着重于揭示不同设计层级之间的紧密联系，以及在实际工程中需要权衡的关键因素。 第一部分：系统级设计与架构 在集成电路设计的开端，清晰的系统需求与高效的架构定义至关重要。本部分将引导读者理解如何将复杂的系统功能分解为可管理、可实现的硬件模块。我们将探讨： 系统建模与仿真： 如何利用高级语言（如SystemC）或架构描述语言（ADL）对系统进行建模，并在早期阶段进行功能和性能的验证。这包括对不同架构选项进行评估，选择最适合特定应用场景的设计。 指令集架构（ISA）与微架构： 深入分析指令集架构的设计原则，以及不同微架构实现（如流水线、乱序执行、分支预测）对处理器性能的影响。我们将讨论如何在功耗、性能和面积（PPA）之间进行权衡。 片上互连（NoC）与通信： 随着片上集成的晶体管数量激增，高效的片上通信变得尤为重要。本部分将介绍各种片上网络拓扑结构、路由算法和流控制机制，以及如何为异构SoC设计最优的互连方案。 内存系统设计： 从缓存层次结构的设计、容量和关联度，到主内存接口（如DDR）的协议和时序，都将进行详尽的讨论。读者将了解如何根据应用特点优化内存带宽和延迟。 系统级的功耗分析与管理： 在系统设计阶段就考虑功耗是实现低功耗IC的关键。我们将介绍各种功耗建模技术，以及动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控等功耗管理策略。 第二部分：硬件描述语言与逻辑综合 将系统级设计转化为可制造的硬件是IC设计的核心环节。本部分将聚焦于硬件描述语言（HDL）的使用以及将HDL代码转化为逻辑门电路的过程。 Verilog/VHDL 详解： 详细介绍Verilog和VHDL语言的语法、语义以及在RTL（Register Transfer Level）设计中的最佳实践。我们将通过实例演示如何描述组合逻辑、时序逻辑、状态机等。 RTL 级设计与验证： 重点讲解如何编写可综合的RTL代码，并强调仿真验证的重要性。我们将讨论测试平台的设计、激励生成、断言检查以及常见的验证方法学。 逻辑综合： 介绍逻辑综合工具的工作原理，以及综合过程中涉及的关键技术，如逻辑优化、寄存器复制、时序约束的映射等。读者将理解如何根据目标库和设计约束进行高效的逻辑综合。 时序分析与约束： 深入探讨时序约束的定义，包括时钟定义、输入输出延迟、多周期约束等，以及如何通过静态时序分析（STA）工具检查和修复时序违例。 第三部分：物理设计与版图实现 将逻辑网表转化为实际的物理布局是IC制造的前提。本部分将详细介绍物理设计的各个阶段。 布局（Placement）： 讲解逻辑单元在芯片上的初始放置策略，包括宏单元放置、标准单元放置，以及如何考虑布线拥塞、功耗和时序。 布线（Routing）： 介绍全局布线和详细布线算法，以及如何处理多层金属布线、最小化线长和信号延迟。我们将讨论布线拥塞的检测和解决技术。 时钟树综合（CTS）： 详细阐述时钟信号在芯片中精确、同步分发的挑战，以及CTS工具如何构建低偏斜（skew）和低抖动（jitter）的时钟树。 物理验证： 介绍设计规则检查（DRC）、版图与原理图一致性检查（LVS）等物理验证流程，确保设计的可制造性。 功耗、热点和可靠性分析： 在物理设计阶段，需要对功耗分布、热点产生以及信号完整性问题进行深入分析，并采取相应的设计措施。 第四部分：先进设计技术与未来趋势 随着摩尔定律的挑战日益严峻，集成电路设计领域不断涌现新的技术和方法。 低功耗设计技术： 除了系统级和逻辑综合阶段的功耗管理，本部分还将深入探讨晶体管级和工艺级的低功耗技术，如多阈值电压（MTCMOS）、动态体偏置（DTMO）等。 高级时钟分发与同步： 介绍更复杂时钟体系结构，如多时钟域、异步设计、以及对信号完整性提出的更高要求。 可测试性设计（DFT）： 讲解如何在设计中嵌入测试结构，以提高芯片的可测试性，减少测试时间和成本。包括扫描链、边界扫描和内建自测试（BIST）等技术。 先进工艺节点的挑战： 探讨在 FinFET、GAAFET 等先进工艺节点下，设计所面临的新挑战，如量子效应、互连电阻电容的增加、以及新的设计规则。 EDA工具链与自动化： 简要介绍集成电路设计中常用的EDA（Electronic Design Automation）工具及其在整个设计流程中的作用，以及自动化在现代IC设计中的重要性。 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，理解现代集成电路设计的复杂性与艺术性。通过系统地学习本书内容，读者将能够更好地把握从概念到现实的转化过程，为在日新月异的半导体行业中做出卓越贡献打下坚实的基础。

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这本书拿到手的时候，我其实是有点忐忑的。毕竟“VLSI-SOC, from Systems to Chips”这个书名听起来就带着一股浓浓的学术气息，感觉像是要啃一本难啃的硬骨头。不过，翻开第一页我就发现，我的担心是多余的。作者的叙事方式非常巧妙，他没有一上来就抛出一堆晦涩的术语和复杂的公式，而是用一种非常贴近实际应用的方式来展开。他似乎是想把我这个读者，像一个初级工程师一样，一步步地带入这个专业领域。书中对系统级设计与芯片级实现的过渡处理得极为细腻，让人能真切感受到从宏观的系统架构到微观的电路单元之间那种千丝万缕的联系。比如，当他谈到功耗优化时，他不仅仅是给出了一个公式，而是会结合具体的应用场景，比如移动设备对续航的极致追求，来阐述为什么这个优化在系统层面至关重要，然后再深入到物理层面的实现细节。这种“由表及里”的讲解方式，极大地降低了初学者的学习门槛，让我这个半路出家的读者也能快速跟上节奏，并且对整个设计流程有了全局性的认知。特别是对高级综合与布局布线策略的剖析，简直是教科书级别的范例，那种逻辑的严密性，让人不得不佩服作者深厚的业界经验。

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坦白说，这本书的阅读体验是需要投入精力的，它要求读者保持高度的专注，因为信息的密度实在是太高了。但这种“高投入”带来的回报是极其丰厚的。我特别欣赏作者在结尾部分对未来趋势的展望。他没有做那些空泛的预测，而是基于当前技术瓶颈和可预见的物理极限，提出了几点非常具有洞察力的观点，这让我对这个行业未来几年的发展方向有了更清晰的判断。他对于设计流程中“人机协作”的看法也让我印象深刻，强调了自动化工具的强大与人类洞察力的不可替代性之间的微妙平衡。这本书的排版和图表质量也是上乘的，那些复杂的电路结构图和系统框图都绘制得清晰精准，极大地辅助了对复杂概念的理解。总而言之，这本书是一部集大成之作，它不仅仅是技术的罗列，更是一种设计哲学的传达，对任何想在这个领域做出一番事业的人来说，都是一本不可或缺的案头挚友。

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初读时，我最大的感受是作者对“工程实践”的尊重。这本书的立足点显然不是纯粹的学术理论殿堂，而是真实世界的芯片工厂和设计团队。书中穿插了大量的设计挑战与解决方案的案例分析，这些案例的细节丰富到令人惊叹，很多都是我过去在实际工作中摸爬滚打多年才领悟到的教训。最让我眼前一亮的，是作者对“时序收敛”这一关键环节的讲解。他没有仅仅罗列STA（静态时序分析）的工具命令，而是深入剖析了导致时序违例的根本原因，从架构选择到物理实现中的各种“陷阱”。他甚至详细描述了如何通过修改综合约束来引导后端工具生成更优的网表，这种从软件到硬件、从抽象到具体的无缝衔接，是很多其他书籍所欠缺的。读完这些部分，我立刻有一种豁然开朗的感觉，仿佛是有人在我面前点亮了一盏探照灯，照亮了过去模糊不清的工程迷宫。这本书真正教会我的，是如何像一个经验丰富的主导工程师那样去思考问题，而不是仅仅作为一个操作工具的人。

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这本书在结构上的编排也体现了作者深厚的教学功力。它不像一本线性叙事的教科书，更像是一张精心绘制的知识地图。章节之间的逻辑跳转非常自然，但又不失内容的层次感。特别是当涉及到新兴的设计范式，比如低功耗设计技术（DVFS, power gating等）的介绍时，作者的处理方式极其高明。他首先用一两章的篇幅打好基础，确保读者对CMOS器件的基本工作原理有牢固的掌握，然后才将这些先进的技术引入。这种“先打地基，再建高楼”的稳健结构，极大地增强了读者的学习信心。我发现，很多技术点在其他地方读起来云里雾里，但在本书的特定语境下，却变得异常清晰。这可能源于作者对知识点的精选和组织方式——他只保留了最核心、最能推动设计的要素，并用最简洁的语言表达出来。对我而言，这本书已经超越了专业参考书的范畴，更像是一位严谨、耐心的导师在耳边细细指导。

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这本书的体量相当可观，拿在手上就知道它绝非等闲之辈，但真正让我感到震撼的是其内容的深度与广度。它不像市面上很多同类书籍那样，只专注于某个窄小的技术点进行钻研，而是试图构建一个完整的知识体系。我尤其欣赏作者在探讨具体设计流程时所展现出的那种近乎偏执的求真精神。例如，在验证方法学的章节里，作者并没有停留在传统的仿真层面，而是引入了形式验证、覆盖率驱动的设计验证等前沿概念，并且清晰地指出了每种方法在不同设计阶段的优缺点和适用场景。这种全面而深入的探讨，使得这本书不仅适合作为入门教材，更是一本极佳的案头参考书。每当我遇到一个棘手的技术问题时，翻开这本书，总能找到启发性的见解。它的语言风格是那种老派的、精确的，没有任何多余的修饰，每一个句子都仿佛是经过千锤百炼的。对我这种追求效率和准确性的读者来说，这种行文风格简直是福音，它避免了那些华而不实的描述，直击问题的核心，让人觉得时间花得值。

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