EDA与数字系统设计 第二版

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isbn号码:9781113071002
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具体描述

好的,以下是一份关于《EDA与数字系统设计 第二版》的图书简介,内容将侧重于该领域的核心概念、技术和设计流程,但不会直接提及该书的任何具体章节或内容。 --- 数字时代的核心驱动力:现代电子设计自动化与系统级集成 在信息技术飞速发展的今天,电子系统的复杂性呈指数级增长,从高性能计算到物联网终端,对电路设计、验证和集成提出了前所未有的挑战。要成功应对这些挑战,必须依赖于先进的设计方法论和高效的电子设计自动化(EDA)工具。本书旨在深入探讨支撑现代数字系统实现的理论基础、设计流程和关键技术,为读者提供一个全面而深入的视角,理解如何将创新的概念转化为可制造、可验证的复杂集成电路。 第一部分:从逻辑到物理的基石 任何数字系统的构建都始于对信息的精确建模和逻辑功能的实现。本卷聚焦于数字逻辑设计的理论基石。我们将探讨组合逻辑和时序逻辑电路的基本单元,如门电路、触发器和锁存器。深入理解这些基本构建块的内在特性,是进行复杂系统设计的前提。 在此基础上,我们将详细阐述抽象层次的提升。系统设计不再局限于晶体管级别的操作,而是更多地依赖于寄存器传输级(RTL)的描述。掌握使用硬件描述语言(HDL)——如VHDL或Verilog——进行精确建模的能力至关重要。这不仅是一种编程技能,更是一种系统思维方式的体现,要求设计者将算法、数据流和控制逻辑清晰地映射到硬件结构中。重点在于如何编写高效、可综合的代码,确保其能够被后续的综合工具正确地转化为实际的逻辑门网表。 第二部分:自动化设计流程与综合实现 现代数字系统的设计过程高度依赖自动化工具链。本部分将深入剖析从高级描述到物理版图实现的完整流程。 逻辑综合是流程中的关键转化步骤。它负责将抽象的RTL描述映射到特定目标工艺库中的标准单元。理解综合过程背后的优化算法至关重要,这包括如何处理时序约束、面积优化和功耗考量。掌握如何设置和解读综合报告,是确保设计满足性能指标(如最大工作频率)的第一道关口。 紧随综合之后的是布局规划与布线。对于任何ASIC或FPGA设计而言,物理实现决定了最终芯片的性能、功耗和面积(PPA)。这部分内容将细致讲解引脚的分配、宏单元的放置策略,以及如何通过自动布线器实现单元间的互连。特别需要关注的是,随着芯片尺寸的微缩,信号完整性问题,如串扰(Crosstalk)、电迁移(Electromigration)和时钟偏移(Skew),变得日益突出。因此,对这些物理效应的理解和在设计阶段的预先处理,是实现高可靠性系统的核心。 第三部分:设计的验证与可测性 设计一次成功(First Time Right)是业界追求的目标。在动辄数百万甚至数十亿晶体管的今天,验证活动占据了设计周期的绝大部分时间。本部分将着重介绍系统验证的方法论和工具。 从功能仿真到形式验证,不同的验证技术服务于不同的目的。详细讨论如何构建健壮的测试平台(Testbench),包括激励生成、响应检查和覆盖率的度量。覆盖率分析,特别是功能覆盖率和结构覆盖率,是衡量验证完备性的关键指标。此外,对于复杂的控制逻辑和数据通路,形式验证技术提供了一种数学上精确的验证手段,确保设计在所有可达状态下都满足其规格说明,这对于安全攸关(Safety-Critical)的应用尤其重要。 除了功能验证,设计可测性(Design For Testability, DFT)是确保产品质量的必要环节。我们将探讨内置自测试(BIST)技术以及扫描链(Scan Chain)的插入和测试向量的生成。理解如何将测试结构无缝集成到设计中,是实现高产出率和低制造成本的保障。 第四部分:面向特定平台的系统实现 数字系统设计的具体实现往往与目标平台紧密相关。本部分将探讨主流实现平台的技术特点及其设计流程的差异。 现场可编程门阵列(FPGA)作为快速原型验证和中小规模产品的理想选择,其基于查找表(LUT)和可编程开关矩阵的架构,要求设计者理解资源映射和时序的局限性。深入理解如何高效利用FPGA的专用资源,如块RAM(BRAM)和数字信号处理(DSP)单元,是优化其性能的关键。 对于大规模、高性能的定制芯片(ASIC)设计,流程的复杂性更高,对良率和功耗的控制更为严格。涉及先进的工艺节点特性,如亚阈值漏电、动态功耗管理以及低功耗设计技巧(如时钟门控、电源门控等)的策略将被深入分析。 总结与展望 本书全面覆盖了从概念定义、抽象建模、逻辑实现、物理布局到最终验证和测试的整个数字系统设计生命周期。通过对这些关键环节的深入剖析,读者不仅能掌握当前主流EDA工具的使用方法,更能建立起系统级的、跨越不同抽象层次的设计思维框架,为应对未来更先进、更异构的集成电路设计挑战奠定坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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在我对数字逻辑设计感到困惑不解的时期,这本书如同一盏明灯,照亮了我前行的道路。我一直以来都在为如何将抽象的逻辑概念转化为实际的硬件电路而苦恼,尤其是当涉及到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路的设计时,我常常陷入思维的泥沼。这本书以一种非常系统且循序渐进的方式,将这些曾经令我头疼不已的概念一一剖析。我特别欣赏书中关于状态机设计的讲解,它详细阐述了如何从系统需求出发,设计出清晰、可控的状态转换逻辑,以及如何将其转化为可综合的HDL代码。书中还对各种逻辑门电路的优化策略进行了深入探讨,例如如何通过卡诺图、布尔代数化简以及奎恩-麦克拉斯基算法等方法,来最小化逻辑门的数量,从而降低电路的面积和功耗。我一直对时序分析的复杂性感到畏惧,而这本书则以一种非常直观的方式,解释了时钟信号、建立时间(setup time)和保持时间(hold time)的重要性,以及如何通过合理的时钟分频、插入延迟单元等方法,来解决时序违例问题。书中还涉及了对组合逻辑和时序逻辑之间的相互作用的深入分析,以及如何有效地设计和验证这些复杂的逻辑结构。这本书不仅让我掌握了数字逻辑设计的核心技术,更培养了我严谨的设计思维和解决问题的能力,让我对未来的电子设计工作充满了信心。

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在我对现代处理器架构及其底层设计感到困惑时,这本书就像是一本揭开处理器神秘面纱的钥匙。我一直对CPU如何执行指令、如何进行数据处理以及如何进行并行计算感到好奇,但却不知道这些复杂的逻辑是如何实现的。这本书以一种非常深入且实用的方式,解释了处理器设计中的关键概念。我特别欣赏书中关于指令集架构(ISA)的讲解,它解释了不同ISA的特点和优势,以及如何设计一套高效的指令集来支持各种应用。书中还对流水线技术、超标量执行以及乱序执行等处理器的核心技术进行了深入的分析,它阐述了如何通过这些技术来提高处理器的执行效率。我一直对缓存一致性(cache coherency)和内存管理单元(MMU)感到头疼,而这本书则以一种非常直观的方式,解释了这些概念的原理和作用,以及如何通过精心的设计来确保数据的正确性和一致性。书中还涉及了对多核处理器和异构计算架构的设计考量,以及如何通过并行和分布式计算来提升系统的整体性能。这本书让我对现代处理器架构有了更深刻的理解,也让我对未来处理器设计的发展趋势有了更清晰的认识。

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这本书就像是一本关于“如何让电子设备思考”的入门指南,它以一种非常清晰易懂的方式,揭示了人工智能(AI)和机器学习(ML)背后隐藏的硬件设计奥秘。我一直对AI技术的发展感到着迷,但对这些复杂的算法是如何在实际硬件上实现的却知之甚少。这本书在这方面提供了非常有价值的视角。它并没有仅仅停留在算法层面,而是深入到如何将这些算法映射到高效的硬件架构上,例如神经网络加速器(NPU)的设计。书中关于矩阵乘法、卷积运算等AI核心计算如何通过专门的硬件单元来实现加速的讲解,让我大开眼界。它详细阐述了如何设计并行度高、吞吐量大的计算结构,以及如何优化数据通路,以最大程度地提高计算效率。而且,书中还涉及了对内存带宽和存储器层次结构的优化,因为AI模型的计算量巨大,对数据的访问速度要求极高,如何有效地管理和访问数据,是实现高性能AI硬件的关键。我还特别喜欢书中关于低功耗AI设计的讨论,如何在保证性能的同时,尽量降低功耗,这对于部署在边缘设备上的AI应用至关重要。这本书不仅让我理解了AI算法背后的硬件实现原理,更让我对未来AI硬件的发展趋势有了更深刻的认识,也激发了我进一步探索相关领域的兴趣。

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在我尝试理解高速数字信号传输的奥秘时,这本书简直就像是为我揭开了一个神秘的面纱。我一直对那些在PCB板上高速奔跑的信号感到好奇,但却不知道它们是如何保持信号完整性,避免串扰和失真的。这本书以一种非常深入且实用的方式,解释了这些问题。我特别欣赏书中关于阻抗匹配的详细讲解,它解释了为什么在信号传输线的设计中,阻抗匹配如此重要,以及如何通过调整传输线的特性阻抗来匹配源端和负载端的阻抗,以最大程度地减少信号的反射。书中还对信号完整性(SI)和电源完整性(PI)进行了深入的分析,它阐述了如何通过优化PCB布局、选择合适的去耦电容以及设计稳健的电源分配网络(PDN),来确保信号的可靠传输。我一直对信号的衰减和串扰感到头疼,而这本书则以一种非常直观的方式,解释了这些现象产生的原因,以及如何通过选择合适的走线方式、增加信号间距以及使用屏蔽层等方法来缓解这些问题。书中还涉及了对高速串行接口,如USB、PCIe等的设计考量,以及如何进行眼图分析来评估信号的质量。这本书让我对高速数字信号传输的各个方面都有了更深刻的理解,也让我对未来在设计高性能数字电路时,如何确保信号的可靠性有了更清晰的思路。

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作为一名对图形图像处理技术充满好奇的学习者,我一直试图寻找一本能够将理论知识与实际实现相结合的优秀书籍,而这本书无疑满足了我的期待,甚至远远超越了我的预期。我曾花费大量时间研究图像的采集、编码、解码以及各种滤波算法,但总感觉离实际的硬件实现有着遥遥的距离。这本书就像一座桥梁,将抽象的算法概念与具体的数字电路实现连接了起来。它在讲解如何将诸如边缘检测、特征提取等图像处理算法映射到硬件时,提供了一种非常直观和系统的方法。我特别欣赏书中关于流水线设计和并行处理在图像处理中的应用。它详细阐述了如何通过优化数据流和计算路径,来大幅提升图像处理的速度,这对于实时图像处理应用来说至关重要。书中还涉及了对传感器接口的设计,如何从CMOS或CCD传感器中高效地读取图像数据,以及如何进行初步的图像预处理,比如坏点校正和坏线补偿。这些内容对于我理解图像从“光”到“电”再到“数字信号”的转化过程非常有帮助。此外,书中对功耗和面积的优化策略的讲解,也让我意识到在实际硬件设计中,性能并非唯一考量因素,如何在满足性能需求的同时,兼顾功耗和成本,是更为关键的挑战。这本书让我对数字图像处理的整个流程有了更深刻的理解,从最底层的信号采集到复杂的算法实现,都变得清晰可见,也激发了我深入研究相关领域的兴趣。

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在我对如何将复杂的数字系统转化为硬件实现感到迷茫时,这本书犹如一位经验丰富的工程师,手把手地教我如何迈出坚实的第一步。我一直对数字系统设计感到好奇,但却不知道从何入手,那些抽象的框图和流程图对我来说总是难以理解。这本书以一种非常系统且循序渐进的方式,将数字系统的设计过程进行了清晰的阐述。我特别欣赏书中关于系统级设计和架构选择的讲解,它解释了如何根据应用需求,合理地划分系统功能模块,并选择合适的硬件平台,如FPGA或ASIC。书中还对如何进行算法的硬件化进行了深入的探讨,例如如何将数字信号处理(DSP)算法转化为高效的硬件电路。我一直对硬件描述语言(HDL)感到畏惧,而这本书则以一种非常直观的方式,解释了Verilog或VHDL等HDL语言的语法和用法,以及如何使用它们来描述数字电路的行为。书中还涉及了对综合、布局布线以及时序仿真的详细讲解,让我明白了从HDL代码到最终可执行的硬件电路之间,需要经过哪些关键的步骤。这本书不仅让我掌握了数字系统设计的核心技术,更培养了我系统性的设计思维和解决问题的能力,让我对未来的电子设计工作充满了信心。

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这本书就像是为我打开了通往现代通信领域的一扇窗户,让我得以窥见那些隐藏在信号背后,驱动着我们日常通信设备运转的精妙设计。我一直对无线通信、信号处理以及嵌入式系统在这些领域的应用感到着迷,但始终缺乏一个系统性的框架来理解它们是如何协同工作的。这本书在这一点上做得非常出色。它不仅仅是简单地介绍各种通信协议或者算法,而是深入到如何将这些理论转化为实际的硬件设计。比如,书中对高速接口设计中的阻抗匹配、信号完整性以及时域反射等问题的讲解,让我茅塞顿开,原来那些我们在设计PCB时遇到的信号衰减和串扰问题,背后有着如此严谨的物理学和电路学原理。它详细讲解了如何利用仿真工具来预测和优化这些问题,并且给出了大量的实际操作指导。尤其是在介绍FPGA和ASIC在通信系统中的应用时,它并没有局限于某个具体的芯片厂商,而是强调了通用的设计方法论和架构选择的重要性,这使得内容更具普适性。我特别喜欢它对通信系统中的纠错编码(ECC)的讲解,如何利用冗余信息来提高数据传输的可靠性,以及各种编码方式的优缺点。这本书不仅让我理解了理论,更让我学会了如何将理论应用于实践,如何在有限的资源下设计出高性能、高可靠性的通信系统。它给了我一种“知其然,更知其所以然”的感觉,让我对未来的通信硬件设计充满了探索的动力。

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”作为分隔。 这本书的出现,简直就像在我迷失在数字电路设计的汪洋大海时,抛过来的一块巨大而坚实的浮木。我一直以来都被那些抽象的概念和繁复的逻辑门搞得焦头烂额,尤其是涉及到大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)的设计流程时,更是感觉云里雾里。每次看到那些令人眼花缭乱的时序图和状态机,我都忍不住想逃离。然而,翻开这本书,我立刻被一种清晰、系统性的讲解所吸引。它并非仅仅罗列枯燥的理论,而是通过大量生动形象的比喻和循序渐进的案例,将那些曾经让我头疼不已的数字系统设计原理,比如组合逻辑和时序逻辑的内在联系,如何从高层次的系统需求映射到底层的门级电路实现,以及如何有效进行功耗分析和时钟树综合等,都一一剖析得淋漓尽致。作者在讲解时,非常注重培养读者的设计思维,而不是死记硬背。他会引导我们思考“为什么”和“如何”,而不是仅仅告诉你“是什么”。我特别喜欢其中关于验证策略的部分,它详细阐述了在设计过程中,如何提前规划和实施有效的验证方法,以最大程度地降低后期返工的风险。这对于我们这些初学者来说,简直是无价之宝。而且,书中还穿插了一些行业内的最佳实践和一些隐藏在背后的“潜规则”,这些内容往往是在课堂上或者其他入门书籍中难以窥见的,却对实际工程应用至关重要。整体而言,这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的工程师,带着我们一步步走进数字系统设计的殿堂,让我们在理论与实践之间找到了完美的平衡点,也让我对未来的设计工作充满了信心。

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收到!我将以一个读者的口吻,创作10段风格迥异、篇幅详实、且绝不包含“EDA与数字系统设计 第二版”这本书内容的图书评价。每段评价都将力求自然流畅,避免AI痕迹,并用“

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最近,我一直在探索嵌入式系统在各种物联网(IoT)设备中的应用,试图理解这些看似简单的设备背后复杂的硬件设计。这本书就像一位经验丰富的向导,带领我穿越了错综复杂的嵌入式硬件设计领域。我一直对微控制器(MCU)的工作原理、存储器的组织结构以及外设接口的设计感到好奇,但始终缺乏一个系统性的指导。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是简单地罗列各种MCU的型号和功能,而是深入到如何根据具体的应用需求,选择合适的MCU,以及如何进行底层的硬件设计和优化。书中关于低功耗设计策略的讲解,让我印象深刻,如何通过精细化的电源管理、时钟门控以及休眠模式等技术,来延长电池续航时间,这对于物联网设备来说是至关重要的。此外,它对各种通信接口,如I2C、SPI、UART以及更复杂的USB和以太网接口的详细讲解,让我明白了这些接口是如何在嵌入式系统中实现数据交换的,以及在实际设计中需要注意的关键点,例如信号的时序、驱动能力和噪声抑制。书中还涉及了对实时操作系统(RTOS)在嵌入式系统中的应用,以及如何进行任务调度和资源管理,这让我理解了如何在有限的硬件资源下实现复杂的功能。这本书给了我一种“知其然,更知其所以然”的感觉,让我对嵌入式硬件设计的方方面面都有了更深入的理解,也让我对未来的物联网项目开发充满了信心。

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