数字系统集成电路设计导论/高等学校电子信息类专业系列教材 [Introduction For Digital System Integrated Circuits Design] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张金艺，李娇，朱梦尧，周多，姜玉稀 著

图书标签:

• 数字电路
• 集成电路
• 系统设计
• 电子信息
• 教材
• 大学
• 数字系统
• VLSI
• 半导体
• 电路设计

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302452980

版次：1

商品编码：12041175

包装：平装

丛书名： 教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材 ，

外文名称：Introduction For Digital System Integrated Circuits Design

开本：16开

出版时间：2017-01-01

内容简介

　　《数字系统集成电路设计导论/高等学校电子信息类专业系列教材》是一本适用于电子技术与电子工程类专业读者的集成电路设计方面的教材，期望读者通过对本教材的学习，对数字系统集成电路设计基本知识和关键技术有一个较全面的了解和掌握；同时，根据对应专业的特点，使读者对集成电路可测试性设计有关知识和当今较先进的集成电路设计方法及Verilog HDL硬件描述语言在集成电路设计全过程的运用也有所了解。
　　《数字系统集成电路设计导论/高等学校电子信息类专业系列教材》内容涵盖设计方法学、生产工艺、EDA相关微电子学基础知识、软件工具、设计步骤、Verilog HDL硬件描述语言、测试方法、可测试性设计和SoC设计等集成电路设计方面的关键知识点。

目录

第1章 集成电路设计进展
1．1 引言
1．1．1 集成电路的发展简史
1．1．2 集成电路制造工艺的发展
1．1．3 集成电路产业结构经历的变革
1．1．4 集成电路与电子信息技术
1．2 集成电路设计需具备的关键条件及分类方式
1．2．1 集成电路设计需具备的4个关键条件
1．2．2 集成电路的分类方式
1．3 集成电路设计方法与EDA工具发展趋势
1．3．1 集成电路设计方法的演变
1．3．2 常用的集成电路设计方法
1．3．3 集成电路EDA工具的发展趋势
习题
参考文献

第2章 集成电路制造工艺
2．1 集成电路制造工艺与制造流程介绍
2．1．1 集成电路制造工艺介绍
2．1．2 CMOS工艺简介
2．1．3 以硅工艺为基础的集成电路生产制造流程
2．1．4 集成电路制造工艺的新技术与新发展
2．2 CMOS电路版图
2．2．1 CMOS逻辑电路
2．2．2 CMOS版图设计（基于CMOS反相器）
2．3 系统中各种延迟特性分析
2．3．1 延迟特性简介
2．3．2 CMOS反相器的门延迟
参考文献

第3章 数字集成电路设计描述与仿真
3．1 数字集成电路的设计描述
3．1．1 数字集成电路设计的层次化设计及描述域
3．1．2 集成电路设计的描述方式
3．2 集成电路逻辑仿真与时序分析
3．2．1 集成电路设计验证
3．2．2 集成电路设计验证中的逻辑仿真
3．2．3 集成电路设计中的时序分析
3．2．4 逻辑仿真与时序分析不足
3．3 仿真建模与仿真流程
3．3．1 数字系统仿真模型的建立
3．3．2 数字系统仿真流程
3．4 常用集成电路逻辑仿真工具介绍
3．4．1 ModelSim工具
3．4．2 VCS工具
3．4．3 Quartus Ⅱ工具
3．4．4 Cadence公司逻辑仿真工具
3．4．5 Prime Time工具
3．5 系统验证
3．5．1 验证方法学和验证语言
3．5．2 UVM简介
3．5．3 基于System Verilog的UVM类库
3．5．4 UVM举例
习题
参考文献

第4章 数字集成电路设计综合
4．1 设计综合概述
4．1．1 设计综合发展及分类
4．1．2 集成电路高层次综合简述
4．1．3 集成电路版图综合简述
4．2 集成电路逻辑综合
4．2．1 概述
4．2．2 HDL编码风格与逻辑综合
4．2．3 设计约束的施加
4．2．4 设计约束的估算
4．2．5 高级时钟约束
4．3 DC工具使用流程
4．3．1 DC图形模式使用
4．3．2 DC命令模式使用
习题
参考文献

第5章 集成电路测试与可测试性设计
5．1 集成电路测试技术概述
5．1．1 集成电路测试原理
5．1．2 集成电路测试的分类
5．1．3 自动测试设备介绍
5．2 数字集成电路中的故障模型
5．2．1 缺陷、失效和故障的概念和区别
5．2．2 常用的几种故障模型
5．2．3 故障的压缩和故障冗余
5．3 逻辑模拟和故障模拟
5．3．1 逻辑模拟算法
5．3．2 故障模拟算法
5．4 组合电路测试生成
5．4．1 代数法
5．4．2 路径敏化法
5．4．3 D算法
5．4．4 组合电路测试生成算法总结
5．5 可测试性设计
5．5．1 专用可测试性设计技术
5．5．2 扫描路径法
5．5．3 边界扫描法
5．5．4 内建自测试法
5．6 SoC测试技术
5．6．1 基于核的SoC测试的基本问题
5．6．2 SoC测试结构
5．6．3 IEEE P1500标准
5．6．4 SoC的测试策略
5．7 纳米技术时代测试技术展望
习题
参考文献

第6章 Verilog HDL数字系统设计
6．1 Verilog HDL入门知识
6．1．1 Verilog HDL概述
6．1．2 Verilog HDL设计方法
6．1．3 Verilog HDL中的模块
6．1．4 Verilog HDL中对所用词的约定法则
6．1．5 数、数据类型与变量
6．1．6 运算表达式中的运算符与操作数
6．2 Verilog HDL行为描述与建模
6．2．1 行为建模的基本程序架构
6．2．2 块结构
6．2．3 块结构中的常用程序语句
6．2．4 赋值语句
6．2．5 块结构中的时间控制
6．2．6 行为描述与建模中的任务和函数
6．3 Verilog HDL结构描述与建模
6．3．1 结构建模的基本程序架构
6．3．2 层次化设计中的结构描述与建模
6．3．3 基于Verilog HDL内置基本逻辑门的结构描述与建模
6．4 Verilog HDL仿真模块与模块仿真
6．4．1 Verilog HDL仿真模块构建
6．4．2 Verilog HDL系统任务和系统函数
习题
参考文献
附录：第6章习题技术要求与仿真要求参考

第7章 系统集成电路SoC设计
7．1 系统集成电路SoC设计简介
7．1．1 集成电路设计方法的演变
7．1．2 SoC概述
7．1．3 SoC设计面临的新挑战
7．1．4 SoC设计对IP的挑战
7．1．5 SoC设计的标准化
7．2 SoC的关键技术
7．2．1 IP核复用设计
7．2．2 软/硬件协同设计
7．2．3 互连效应
7．2．4 物理综合
7．2．5 低功耗设计
7．3 SoC设计思想与设计流程
7．3．1 SoC设计思想
7．3．2 SoC设计流程
7．3．3 基于复用平台的SoC设计
7．4 IP核复用技术与IP核设计标准化
7．4．1 IP核技术的进展
7．4．2 IP核设计流程
7．4．3 IP核的设计验证
7．4．4 IP核的复用技术
7．5 片上总线
7．5．1 源于传统微机总线的片上总线
7．5．2 片上总线接口标准
7．5．3 片上总线的层次化结构
7．5．4 AMBA总线
7．5．5 Avalon总线
7．5．6 OCP总线
7．5．7 主从式Wishbone总线
7．5．8 CoreConnect总线
习题
参考文献

英语缩略语

踏入数字集成电路设计殿堂：从基础到实践的探索之旅 数字集成电路（Digital Integrated Circuits，简称DIC）是现代电子信息技术的核心驱动力，支撑着从智能手机、高性能计算机到通信基站、人工智能芯片等几乎所有尖端科技的蓬勃发展。理解和掌握数字集成电路的设计原理与方法，是电子信息类专业人才必备的核心技能。本书旨在为初学者构建一个坚实的理论基础，并引导他们逐步走向实际的设计与验证过程，成为未来数字系统设计的可靠基石。 第一章：数字集成电路设计的基石——从逻辑门到存储单元 本章将带领读者从最基本的数字逻辑门（如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR门）开始，理解它们在逻辑运算中的作用，并阐述如何利用这些基本门构建更复杂的逻辑功能。我们将深入探讨组合逻辑电路的设计，包括布尔代数化简、卡诺图（Karnaugh Map）的应用，以及如何根据功能需求设计和优化逻辑电路，使其具备高效、可靠的性能。 接着，我们将引入时序逻辑电路的概念，这是数字系统设计的关键组成部分。我们将详细讲解触发器（Flip-Flops），包括SR、JK、D、T触发器的工作原理，以及如何利用它们构建寄存器（Registers）、计数器（Counters）等基本时序电路单元。这些单元是实现数字系统状态存储与控制的基石。 此外，本章还将触及存储器（Memory）的基本概念。我们将初步介绍随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的结构和工作原理，为后续更深入的学习奠定基础。理解这些存储单元的特性对于设计能够存储和访问数据的数字系统至关重要。 第二章：硬件描述语言（HDL）——现代数字设计之翼 现代数字集成电路的设计已离不开硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）。本章将聚焦于行业内最主流的HDL之一——Verilog HDL（或VHDL，根据教材的侧重点进行选择）。我们将从HDL的基本语法入手，讲解如何用代码来描述数字逻辑电路的功能。 您将学习如何使用Verilog HDL来描述组合逻辑电路，包括门级建模（Gate-level Modeling）、数据流建模（Dataflow Modeling）和行为级建模（Behavioral Modeling）。我们将通过实例演示，教授如何将数学上的布尔表达式或逻辑功能转化为可执行的Verilog代码。 对于时序逻辑电路，本章将深入讲解如何使用Verilog HDL描述触发器、寄存器、计数器等时序单元。您将学习如何使用always块、时钟信号、复位信号等关键元素来构建同步和异步的时序电路。 本章还将介绍如何编写测试平台（Testbench）来验证HDL代码的正确性。测试平台的编写是数字设计流程中不可或缺的一环，它能够模拟输入激励，捕获输出信号，从而全面检测设计的逻辑功能是否满足要求。通过实际的例子，您将掌握如何设计有效的测试用例，并利用仿真工具进行验证。 第三章：有限状态机（FSM）设计——构建智能数字系统 有限状态机（Finite State Machine，FSM）是设计复杂数字系统的强大工具。本章将系统地介绍FSM的设计方法，包括其基本组成部分——状态、状态转移和输出。我们将详细讲解摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型有限状态机的区别与联系，以及它们各自的优缺点。 您将学习如何根据实际需求，通过状态图（State Diagram）和状态转移表（State Transition Table）来清晰地描述一个FSM的设计。在此基础上，我们将教授如何将这些设计转化为Verilog HDL代码，实现FSM的功能。 本章将通过一系列实际应用案例，如序列检测器、交通灯控制器、简单的通信协议控制器等，来演示FSM的设计过程。这些案例将帮助您将理论知识与实际应用相结合，理解FSM在解决复杂控制问题中的重要作用。 第四章：数据通路与控制通路设计——数字系统架构的蓝图 一个完整的数字系统通常由数据通路（Datapath）和控制通路（Control Path）组成。本章将深入探讨这两种关键结构的设计。数据通路负责数据的处理和传输，包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器堆、多路选择器（Multiplexer）、加法器、减法器等功能单元的组合。 您将学习如何根据系统的功能需求，设计高效的数据通路，优化数据在各个单元之间的流动。我们将讨论如何选择合适的逻辑单元，如何利用总线（Bus）来连接不同的部件，以及如何处理数据宽度等问题。 控制通路则负责协调数据通路的工作，根据指令或状态信息，生成控制信号来驱动数据通路中的各个单元。本章将教授如何设计和实现状态机作为控制通路的核心，以生成精确的控制信号序列。 通过组合数据通路和控制通路的设计，您将能够理解如何构建一个完整的微处理器、数字信号处理器（DSP）等复杂数字系统的基本架构。 第五章：同步时钟域设计与时序分析——确保系统稳定运行 在同步数字系统中，时钟信号扮演着至关重要的角色，它决定了数据在何时被采样和更新。本章将深入讲解同步时钟域设计的概念，包括单时钟域设计和多时钟域设计。您将理解时钟的周期、频率、占空比等关键参数，以及如何正确地选择和分配时钟信号。 更重要的是，本章将详细阐述时序分析（Timing Analysis）的概念。您将学习到建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）等时序约束，以及它们对电路正确工作的影响。我们将介绍如何利用时序图（Timing Diagram）来可视化时序关系，并通过计算来判断电路的时序是否满足要求。 本章还将探讨时钟偏移（Clock Skew）、时钟抖动（Clock Jitter）等时钟信号的非理想因素对时序的影响，以及相应的处理方法。理解并掌握时序分析是确保数字集成电路在目标工作频率下稳定可靠运行的关键。 第六章：集成电路设计流程概览——从概念到芯片的旅程 本章将为读者提供一个宏观的视角，概览整个集成电路（IC）的设计流程，从最初的概念形成，到最终芯片的制造和测试。我们将介绍芯片设计的各个阶段，包括： 需求分析与规格定义： 明确芯片需要实现的功能和性能指标。 RTL设计： 使用HDL语言描述电路的功能。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 将RTL代码映射到工艺库中的标准单元。 物理设计（Physical Design）： 包括布局（Placement）和布线（Routing），将逻辑单元放置在芯片版图上并连接起来。 时序仿真与验证（Timing Simulation and Verification）： 在物理设计后，进行详细的时序分析和功能验证。 制造（Fabrication）： 将设计转化为实际的硅片。 测试（Testing）： 对制造出来的芯片进行功能和性能测试。 本章还将简要介绍不同的集成电路设计技术，如全定制设计（Full-Custom Design）和半定制设计（Semi-Custom Design），以及它们的应用场景。通过了解完整的IC设计流程，读者将能够更全面地认识到数字集成电路设计是一个多学科、多阶段的复杂工程。 第七章：实际应用案例分析——将理论付诸实践 为了巩固和深化所学的知识，本章将通过一系列典型的实际应用案例，带领读者将理论知识付诸实践。我们将选择一些具有代表性的数字系统，例如： 一个简单的CPU控制器： 展示如何设计一个能够执行基本指令集的控制器。 一个数据采集与处理系统： 演示如何结合ADC（模数转换器）、DSP单元和存储器来构建一个实际的数据处理应用。 一个简单的通信接口模块： 如UART（通用异步收发传输器）或SPI（串行外设接口），理解其设计原理和HDL实现。 对于每一个案例，我们将从需求分析开始，逐步进行逻辑设计、HDL编码、仿真验证，并可能涉及一些基本的时序分析。通过这些案例的学习，读者将能够看到如何将抽象的理论概念转化为具体的、可工作的数字电路设计，并体验到解决实际设计挑战的乐趣。 结语 本书致力于为电子信息类专业的学生提供一个全面而深入的数字集成电路设计入门。我们从最基础的逻辑单元开始，逐步深入到HDL设计、状态机控制、系统架构以及时序分析等核心概念。通过理论讲解与实际案例相结合的方式，我们希望能够激发读者对数字集成电路设计领域的浓厚兴趣，并为他们未来的学习和职业发展打下坚实的基础。掌握本书的内容，将使您具备设计和理解复杂数字系统的能力，成为这个日新月异的科技时代中不可或缺的创新力量。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我最初是被这本书的书名所吸引，觉得“导论”这个词意味着入门友好，但我没想到它的内容会如此丰富且富有深度。它不像我之前看过的某些“入门”书籍那样浅尝辄止，而是以一种非常系统和严谨的方式，构建起整个数字系统集成电路设计的知识体系。从最基本的二进制数和逻辑运算，到复杂的微处理器架构和内存管理，这本书几乎涵盖了数字设计领域的核心内容。让我特别赞赏的是，它在介绍每一个新概念时，都会追溯其理论基础，并且提供多角度的解释，有时候还会引用一些历史上的经典设计案例，这让学习过程充满了趣味性。书中对于如何将理论知识转化为实际的电路实现，有着非常详尽的阐述，比如如何使用硬件描述语言（HDL）进行逻辑设计，以及如何进行仿真和验证。这对于我们这些想要从理论走向实践的读者来说，是极其宝贵的。这本书让我不仅学到了“是什么”，更学到了“为什么”和“怎么做”，让我对数字集成电路设计产生了更深刻的理解和更大的学习热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对数字电路设计充满好奇，但市面上的教材要么过于理论化，要么过于晦涩难懂，让我望而却步。直到我遇到《数字系统集成电路设计导论》，才真正找到了属于我的那扇门。这本书的开篇就非常吸引人，它没有直接抛出复杂的公式和抽象的概念，而是通过生动形象的类比，将数字系统的基本原理娓娓道来。我尤其喜欢作者在解释逻辑门时，用到的那些生活中的例子，一下子就把枯燥的电路概念变得鲜活起来。更重要的是，它不仅仅停留在理论层面，而是非常注重实践。书中提供了大量的实例，从简单的加法器到复杂的微处理器，每一步都讲解得非常细致，让我能够跟着书中的步骤一步步地去理解和实现。我尝试着书中的一些小项目，每一次都能获得巨大的成就感。对于我这样一个初学者来说，这本书的循序渐进的教学方式，以及清晰的逻辑结构，极大地减轻了我的学习压力，让我能够更自信、更愉快地探索数字集成电路的奇妙世界。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导我一步步深入这个迷人的领域。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的教材应该能够激发读者的学习兴趣，并且能够培养其独立解决问题的能力。《数字系统集成电路设计导论》在这方面做得非常出色。它不仅仅是教授知识，更是在引导读者思考。书中提出的每一个问题，每一个挑战，都鼓励我去探索不同的解决方案，去分析不同方法的优劣。我尤其欣赏书中对于设计思维的培养，它不仅仅关注技术的细节，更强调工程伦理和设计原则。当我阅读到关于模块化设计、可重用性和可维护性时，我感到自己正在从一个单纯的学习者，转变为一个更具创造性和责任感的未来工程师。书中提供的练习题和项目设计，都非常有挑战性，能够促使我去深入研究，去查阅更多的资料，去尝试不同的方法。我感觉通过这本书的学习，我不仅仅掌握了数字电路设计所需的知识和技能，更重要的是，我培养了批判性思维和解决复杂问题的能力。这本书让我对接下来的学习和工作充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

我是一名有几年工作经验的工程师，在工作中经常会接触到数字电路相关的设计，但总感觉在底层原理上有些欠缺，很多时候都是直接套用现有的模块或者参考设计。这次偶然翻阅了《数字系统集成电路设计导论》，才真正意识到自己在这方面的知识盲区。这本书的深度和广度都让我印象深刻。它并没有止步于基础的逻辑门和组合逻辑，而是深入探讨了时序逻辑、状态机设计，以及更高级的流水线技术和并行处理等概念。作者对于如何优化电路性能、降低功耗、提高可靠性等方面，提出了很多独到的见解和实用的方法。我尤其欣赏书中对不同设计方法的权衡和比较，例如在讨论FPGA和ASIC设计时，作者能够清晰地分析各自的优缺点，并给出在不同场景下的适用性建议。这本书让我对数字系统设计有了更宏观和系统的认识，不再局限于某个具体的器件或应用，而是能够从整个系统的角度去思考问题。书中的一些深入分析和案例研究，也为我今后的工作提供了宝贵的参考和启发，让我能够更有效地解决实际工程中的复杂问题。

评分☆☆☆☆☆

作为一名研究生，我一直在寻找一本能够帮助我快速掌握数字系统集成电路设计核心技术的书籍，而《数字系统集成电路设计导论》无疑满足了我的需求。这本书的章节安排非常合理，逻辑清晰，过渡自然。从数字逻辑的基础，到更复杂的处理器设计，再到实际的应用，每一步都循序渐进，让我在学习过程中感觉非常顺畅。我特别喜欢书中关于计算机体系结构和指令集设计的部分，它将抽象的理论与实际的处理器功能紧密结合，让我能够理解CPU是如何工作的，以及各种指令是如何被执行的。此外，书中还涉及了一些前沿的技术，例如低功耗设计和高级验证方法，这些内容对于我未来的学术研究和职业发展都非常有帮助。作者在书中不仅仅是知识的搬运工，更是知识的组织者和引导者，他能够将复杂的概念用通俗易懂的语言解释清楚，并且提供大量的实例来加深读者的理解。我感觉这本书为我打开了一扇通往更广阔的数字设计世界的大门。