數字係統集成電路設計導論/高等學校電子信息類專業係列教材 [Introduction For Digital System Integrated Circuits Design] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張金藝，李嬌，硃夢堯，周多，薑玉稀 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 集成電路
• 係統設計
• 電子信息
• 教材
• 大學
• 數字係統
• VLSI
• 半導體
• 電路設計

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302452980

版次：1

商品編碼：12041175

包裝：平裝

叢書名： 教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材 ，

外文名稱：Introduction For Digital System Integrated Circuits Design

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

內容簡介

　　《數字係統集成電路設計導論/高等學校電子信息類專業係列教材》是一本適用於電子技術與電子工程類專業讀者的集成電路設計方麵的教材，期望讀者通過對本教材的學習，對數字係統集成電路設計基本知識和關鍵技術有一個較全麵的瞭解和掌握；同時，根據對應專業的特點，使讀者對集成電路可測試性設計有關知識和當今較先進的集成電路設計方法及Verilog HDL硬件描述語言在集成電路設計全過程的運用也有所瞭解。
　　《數字係統集成電路設計導論/高等學校電子信息類專業係列教材》內容涵蓋設計方法學、生産工藝、EDA相關微電子學基礎知識、軟件工具、設計步驟、Verilog HDL硬件描述語言、測試方法、可測試性設計和SoC設計等集成電路設計方麵的關鍵知識點。

目錄

第1章 集成電路設計進展
1．1 引言
1．1．1 集成電路的發展簡史
1．1．2 集成電路製造工藝的發展
1．1．3 集成電路産業結構經曆的變革
1．1．4 集成電路與電子信息技術
1．2 集成電路設計需具備的關鍵條件及分類方式
1．2．1 集成電路設計需具備的4個關鍵條件
1．2．2 集成電路的分類方式
1．3 集成電路設計方法與EDA工具發展趨勢
1．3．1 集成電路設計方法的演變
1．3．2 常用的集成電路設計方法
1．3．3 集成電路EDA工具的發展趨勢
習題
參考文獻

第2章 集成電路製造工藝
2．1 集成電路製造工藝與製造流程介紹
2．1．1 集成電路製造工藝介紹
2．1．2 CMOS工藝簡介
2．1．3 以矽工藝為基礎的集成電路生産製造流程
2．1．4 集成電路製造工藝的新技術與新發展
2．2 CMOS電路版圖
2．2．1 CMOS邏輯電路
2．2．2 CMOS版圖設計（基於CMOS反相器）
2．3 係統中各種延遲特性分析
2．3．1 延遲特性簡介
2．3．2 CMOS反相器的門延遲
參考文獻

第3章 數字集成電路設計描述與仿真
3．1 數字集成電路的設計描述
3．1．1 數字集成電路設計的層次化設計及描述域
3．1．2 集成電路設計的描述方式
3．2 集成電路邏輯仿真與時序分析
3．2．1 集成電路設計驗證
3．2．2 集成電路設計驗證中的邏輯仿真
3．2．3 集成電路設計中的時序分析
3．2．4 邏輯仿真與時序分析不足
3．3 仿真建模與仿真流程
3．3．1 數字係統仿真模型的建立
3．3．2 數字係統仿真流程
3．4 常用集成電路邏輯仿真工具介紹
3．4．1 ModelSim工具
3．4．2 VCS工具
3．4．3 Quartus Ⅱ工具
3．4．4 Cadence公司邏輯仿真工具
3．4．5 Prime Time工具
3．5 係統驗證
3．5．1 驗證方法學和驗證語言
3．5．2 UVM簡介
3．5．3 基於System Verilog的UVM類庫
3．5．4 UVM舉例
習題
參考文獻

第4章 數字集成電路設計綜閤
4．1 設計綜閤概述
4．1．1 設計綜閤發展及分類
4．1．2 集成電路高層次綜閤簡述
4．1．3 集成電路版圖綜閤簡述
4．2 集成電路邏輯綜閤
4．2．1 概述
4．2．2 HDL編碼風格與邏輯綜閤
4．2．3 設計約束的施加
4．2．4 設計約束的估算
4．2．5 高級時鍾約束
4．3 DC工具使用流程
4．3．1 DC圖形模式使用
4．3．2 DC命令模式使用
習題
參考文獻

第5章 集成電路測試與可測試性設計
5．1 集成電路測試技術概述
5．1．1 集成電路測試原理
5．1．2 集成電路測試的分類
5．1．3 自動測試設備介紹
5．2 數字集成電路中的故障模型
5．2．1 缺陷、失效和故障的概念和區彆
5．2．2 常用的幾種故障模型
5．2．3 故障的壓縮和故障冗餘
5．3 邏輯模擬和故障模擬
5．3．1 邏輯模擬算法
5．3．2 故障模擬算法
5．4 組閤電路測試生成
5．4．1 代數法
5．4．2 路徑敏化法
5．4．3 D算法
5．4．4 組閤電路測試生成算法總結
5．5 可測試性設計
5．5．1 專用可測試性設計技術
5．5．2 掃描路徑法
5．5．3 邊界掃描法
5．5．4 內建自測試法
5．6 SoC測試技術
5．6．1 基於核的SoC測試的基本問題
5．6．2 SoC測試結構
5．6．3 IEEE P1500標準
5．6．4 SoC的測試策略
5．7 納米技術時代測試技術展望
習題
參考文獻

第6章 Verilog HDL數字係統設計
6．1 Verilog HDL入門知識
6．1．1 Verilog HDL概述
6．1．2 Verilog HDL設計方法
6．1．3 Verilog HDL中的模塊
6．1．4 Verilog HDL中對所用詞的約定法則
6．1．5 數、數據類型與變量
6．1．6 運算錶達式中的運算符與操作數
6．2 Verilog HDL行為描述與建模
6．2．1 行為建模的基本程序架構
6．2．2 塊結構
6．2．3 塊結構中的常用程序語句
6．2．4 賦值語句
6．2．5 塊結構中的時間控製
6．2．6 行為描述與建模中的任務和函數
6．3 Verilog HDL結構描述與建模
6．3．1 結構建模的基本程序架構
6．3．2 層次化設計中的結構描述與建模
6．3．3 基於Verilog HDL內置基本邏輯門的結構描述與建模
6．4 Verilog HDL仿真模塊與模塊仿真
6．4．1 Verilog HDL仿真模塊構建
6．4．2 Verilog HDL係統任務和係統函數
習題
參考文獻
附錄：第6章習題技術要求與仿真要求參考

第7章 係統集成電路SoC設計
7．1 係統集成電路SoC設計簡介
7．1．1 集成電路設計方法的演變
7．1．2 SoC概述
7．1．3 SoC設計麵臨的新挑戰
7．1．4 SoC設計對IP的挑戰
7．1．5 SoC設計的標準化
7．2 SoC的關鍵技術
7．2．1 IP核復用設計
7．2．2 軟/硬件協同設計
7．2．3 互連效應
7．2．4 物理綜閤
7．2．5 低功耗設計
7．3 SoC設計思想與設計流程
7．3．1 SoC設計思想
7．3．2 SoC設計流程
7．3．3 基於復用平颱的SoC設計
7．4 IP核復用技術與IP核設計標準化
7．4．1 IP核技術的進展
7．4．2 IP核設計流程
7．4．3 IP核的設計驗證
7．4．4 IP核的復用技術
7．5 片上總綫
7．5．1 源於傳統微機總綫的片上總綫
7．5．2 片上總綫接口標準
7．5．3 片上總綫的層次化結構
7．5．4 AMBA總綫
7．5．5 Avalon總綫
7．5．6 OCP總綫
7．5．7 主從式Wishbone總綫
7．5．8 CoreConnect總綫
習題
參考文獻

英語縮略語

踏入數字集成電路設計殿堂：從基礎到實踐的探索之旅 數字集成電路（Digital Integrated Circuits，簡稱DIC）是現代電子信息技術的核心驅動力，支撐著從智能手機、高性能計算機到通信基站、人工智能芯片等幾乎所有尖端科技的蓬勃發展。理解和掌握數字集成電路的設計原理與方法，是電子信息類專業人纔必備的核心技能。本書旨在為初學者構建一個堅實的理論基礎，並引導他們逐步走嚮實際的設計與驗證過程，成為未來數字係統設計的可靠基石。 第一章：數字集成電路設計的基石——從邏輯門到存儲單元 本章將帶領讀者從最基本的數字邏輯門（如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR門）開始，理解它們在邏輯運算中的作用，並闡述如何利用這些基本門構建更復雜的邏輯功能。我們將深入探討組閤邏輯電路的設計，包括布爾代數化簡、卡諾圖（Karnaugh Map）的應用，以及如何根據功能需求設計和優化邏輯電路，使其具備高效、可靠的性能。 接著，我們將引入時序邏輯電路的概念，這是數字係統設計的關鍵組成部分。我們將詳細講解觸發器（Flip-Flops），包括SR、JK、D、T觸發器的工作原理，以及如何利用它們構建寄存器（Registers）、計數器（Counters）等基本時序電路單元。這些單元是實現數字係統狀態存儲與控製的基石。 此外，本章還將觸及存儲器（Memory）的基本概念。我們將初步介紹隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的結構和工作原理，為後續更深入的學習奠定基礎。理解這些存儲單元的特性對於設計能夠存儲和訪問數據的數字係統至關重要。 第二章：硬件描述語言（HDL）——現代數字設計之翼 現代數字集成電路的設計已離不開硬件描述語言（Hardware Description Language，HDL）。本章將聚焦於行業內最主流的HDL之一——Verilog HDL（或VHDL，根據教材的側重點進行選擇）。我們將從HDL的基本語法入手，講解如何用代碼來描述數字邏輯電路的功能。 您將學習如何使用Verilog HDL來描述組閤邏輯電路，包括門級建模（Gate-level Modeling）、數據流建模（Dataflow Modeling）和行為級建模（Behavioral Modeling）。我們將通過實例演示，教授如何將數學上的布爾錶達式或邏輯功能轉化為可執行的Verilog代碼。 對於時序邏輯電路，本章將深入講解如何使用Verilog HDL描述觸發器、寄存器、計數器等時序單元。您將學習如何使用always塊、時鍾信號、復位信號等關鍵元素來構建同步和異步的時序電路。 本章還將介紹如何編寫測試平颱（Testbench）來驗證HDL代碼的正確性。測試平颱的編寫是數字設計流程中不可或缺的一環，它能夠模擬輸入激勵，捕獲輸齣信號，從而全麵檢測設計的邏輯功能是否滿足要求。通過實際的例子，您將掌握如何設計有效的測試用例，並利用仿真工具進行驗證。 第三章：有限狀態機（FSM）設計——構建智能數字係統 有限狀態機（Finite State Machine，FSM）是設計復雜數字係統的強大工具。本章將係統地介紹FSM的設計方法，包括其基本組成部分——狀態、狀態轉移和輸齣。我們將詳細講解摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型有限狀態機的區彆與聯係，以及它們各自的優缺點。 您將學習如何根據實際需求，通過狀態圖（State Diagram）和狀態轉移錶（State Transition Table）來清晰地描述一個FSM的設計。在此基礎上，我們將教授如何將這些設計轉化為Verilog HDL代碼，實現FSM的功能。 本章將通過一係列實際應用案例，如序列檢測器、交通燈控製器、簡單的通信協議控製器等，來演示FSM的設計過程。這些案例將幫助您將理論知識與實際應用相結閤，理解FSM在解決復雜控製問題中的重要作用。 第四章：數據通路與控製通路設計——數字係統架構的藍圖 一個完整的數字係統通常由數據通路（Datapath）和控製通路（Control Path）組成。本章將深入探討這兩種關鍵結構的設計。數據通路負責數據的處理和傳輸，包括算術邏輯單元（ALU）、寄存器堆、多路選擇器（Multiplexer）、加法器、減法器等功能單元的組閤。 您將學習如何根據係統的功能需求，設計高效的數據通路，優化數據在各個單元之間的流動。我們將討論如何選擇閤適的邏輯單元，如何利用總綫（Bus）來連接不同的部件，以及如何處理數據寬度等問題。 控製通路則負責協調數據通路的工作，根據指令或狀態信息，生成控製信號來驅動數據通路中的各個單元。本章將教授如何設計和實現狀態機作為控製通路的核心，以生成精確的控製信號序列。 通過組閤數據通路和控製通路的設計，您將能夠理解如何構建一個完整的微處理器、數字信號處理器（DSP）等復雜數字係統的基本架構。 第五章：同步時鍾域設計與時序分析——確保係統穩定運行 在同步數字係統中，時鍾信號扮演著至關重要的角色，它決定瞭數據在何時被采樣和更新。本章將深入講解同步時鍾域設計的概念，包括單時鍾域設計和多時鍾域設計。您將理解時鍾的周期、頻率、占空比等關鍵參數，以及如何正確地選擇和分配時鍾信號。 更重要的是，本章將詳細闡述時序分析（Timing Analysis）的概念。您將學習到建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）等時序約束，以及它們對電路正確工作的影響。我們將介紹如何利用時序圖（Timing Diagram）來可視化時序關係，並通過計算來判斷電路的時序是否滿足要求。 本章還將探討時鍾偏移（Clock Skew）、時鍾抖動（Clock Jitter）等時鍾信號的非理想因素對時序的影響，以及相應的處理方法。理解並掌握時序分析是確保數字集成電路在目標工作頻率下穩定可靠運行的關鍵。 第六章：集成電路設計流程概覽——從概念到芯片的旅程 本章將為讀者提供一個宏觀的視角，概覽整個集成電路（IC）的設計流程，從最初的概念形成，到最終芯片的製造和測試。我們將介紹芯片設計的各個階段，包括： 需求分析與規格定義： 明確芯片需要實現的功能和性能指標。 RTL設計： 使用HDL語言描述電路的功能。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 將RTL代碼映射到工藝庫中的標準單元。 物理設計（Physical Design）： 包括布局（Placement）和布綫（Routing），將邏輯單元放置在芯片版圖上並連接起來。 時序仿真與驗證（Timing Simulation and Verification）： 在物理設計後，進行詳細的時序分析和功能驗證。 製造（Fabrication）： 將設計轉化為實際的矽片。 測試（Testing）： 對製造齣來的芯片進行功能和性能測試。 本章還將簡要介紹不同的集成電路設計技術，如全定製設計（Full-Custom Design）和半定製設計（Semi-Custom Design），以及它們的應用場景。通過瞭解完整的IC設計流程，讀者將能夠更全麵地認識到數字集成電路設計是一個多學科、多階段的復雜工程。 第七章：實際應用案例分析——將理論付諸實踐 為瞭鞏固和深化所學的知識，本章將通過一係列典型的實際應用案例，帶領讀者將理論知識付諸實踐。我們將選擇一些具有代錶性的數字係統，例如： 一個簡單的CPU控製器： 展示如何設計一個能夠執行基本指令集的控製器。 一個數據采集與處理係統： 演示如何結閤ADC（模數轉換器）、DSP單元和存儲器來構建一個實際的數據處理應用。 一個簡單的通信接口模塊： 如UART（通用異步收發傳輸器）或SPI（串行外設接口），理解其設計原理和HDL實現。 對於每一個案例，我們將從需求分析開始，逐步進行邏輯設計、HDL編碼、仿真驗證，並可能涉及一些基本的時序分析。通過這些案例的學習，讀者將能夠看到如何將抽象的理論概念轉化為具體的、可工作的數字電路設計，並體驗到解決實際設計挑戰的樂趣。 結語 本書緻力於為電子信息類專業的學生提供一個全麵而深入的數字集成電路設計入門。我們從最基礎的邏輯單元開始，逐步深入到HDL設計、狀態機控製、係統架構以及時序分析等核心概念。通過理論講解與實際案例相結閤的方式，我們希望能夠激發讀者對數字集成電路設計領域的濃厚興趣，並為他們未來的學習和職業發展打下堅實的基礎。掌握本書的內容，將使您具備設計和理解復雜數字係統的能力，成為這個日新月異的科技時代中不可或缺的創新力量。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我最初是被這本書的書名所吸引，覺得“導論”這個詞意味著入門友好，但我沒想到它的內容會如此豐富且富有深度。它不像我之前看過的某些“入門”書籍那樣淺嘗輒止，而是以一種非常係統和嚴謹的方式，構建起整個數字係統集成電路設計的知識體係。從最基本的二進製數和邏輯運算，到復雜的微處理器架構和內存管理，這本書幾乎涵蓋瞭數字設計領域的核心內容。讓我特彆贊賞的是，它在介紹每一個新概念時，都會追溯其理論基礎，並且提供多角度的解釋，有時候還會引用一些曆史上的經典設計案例，這讓學習過程充滿瞭趣味性。書中對於如何將理論知識轉化為實際的電路實現，有著非常詳盡的闡述，比如如何使用硬件描述語言（HDL）進行邏輯設計，以及如何進行仿真和驗證。這對於我們這些想要從理論走嚮實踐的讀者來說，是極其寶貴的。這本書讓我不僅學到瞭“是什麼”，更學到瞭“為什麼”和“怎麼做”，讓我對數字集成電路設計産生瞭更深刻的理解和更大的學習熱情。

評分☆☆☆☆☆

我是一名有幾年工作經驗的工程師，在工作中經常會接觸到數字電路相關的設計，但總感覺在底層原理上有些欠缺，很多時候都是直接套用現有的模塊或者參考設計。這次偶然翻閱瞭《數字係統集成電路設計導論》，纔真正意識到自己在這方麵的知識盲區。這本書的深度和廣度都讓我印象深刻。它並沒有止步於基礎的邏輯門和組閤邏輯，而是深入探討瞭時序邏輯、狀態機設計，以及更高級的流水綫技術和並行處理等概念。作者對於如何優化電路性能、降低功耗、提高可靠性等方麵，提齣瞭很多獨到的見解和實用的方法。我尤其欣賞書中對不同設計方法的權衡和比較，例如在討論FPGA和ASIC設計時，作者能夠清晰地分析各自的優缺點，並給齣在不同場景下的適用性建議。這本書讓我對數字係統設計有瞭更宏觀和係統的認識，不再局限於某個具體的器件或應用，而是能夠從整個係統的角度去思考問題。書中的一些深入分析和案例研究，也為我今後的工作提供瞭寶貴的參考和啓發，讓我能夠更有效地解決實際工程中的復雜問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名研究生，我一直在尋找一本能夠幫助我快速掌握數字係統集成電路設計核心技術的書籍，而《數字係統集成電路設計導論》無疑滿足瞭我的需求。這本書的章節安排非常閤理，邏輯清晰，過渡自然。從數字邏輯的基礎，到更復雜的處理器設計，再到實際的應用，每一步都循序漸進，讓我在學習過程中感覺非常順暢。我特彆喜歡書中關於計算機體係結構和指令集設計的部分，它將抽象的理論與實際的處理器功能緊密結閤，讓我能夠理解CPU是如何工作的，以及各種指令是如何被執行的。此外，書中還涉及瞭一些前沿的技術，例如低功耗設計和高級驗證方法，這些內容對於我未來的學術研究和職業發展都非常有幫助。作者在書中不僅僅是知識的搬運工，更是知識的組織者和引導者，他能夠將復雜的概念用通俗易懂的語言解釋清楚，並且提供大量的實例來加深讀者的理解。我感覺這本書為我打開瞭一扇通往更廣闊的數字設計世界的大門。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的教材應該能夠激發讀者的學習興趣，並且能夠培養其獨立解決問題的能力。《數字係統集成電路設計導論》在這方麵做得非常齣色。它不僅僅是教授知識，更是在引導讀者思考。書中提齣的每一個問題，每一個挑戰，都鼓勵我去探索不同的解決方案，去分析不同方法的優劣。我尤其欣賞書中對於設計思維的培養，它不僅僅關注技術的細節，更強調工程倫理和設計原則。當我閱讀到關於模塊化設計、可重用性和可維護性時，我感到自己正在從一個單純的學習者，轉變為一個更具創造性和責任感的未來工程師。書中提供的練習題和項目設計，都非常有挑戰性，能夠促使我去深入研究，去查閱更多的資料，去嘗試不同的方法。我感覺通過這本書的學習，我不僅僅掌握瞭數字電路設計所需的知識和技能，更重要的是，我培養瞭批判性思維和解決復雜問題的能力。這本書讓我對接下來的學習和工作充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我一直對數字電路設計充滿好奇，但市麵上的教材要麼過於理論化，要麼過於晦澀難懂，讓我望而卻步。直到我遇到《數字係統集成電路設計導論》，纔真正找到瞭屬於我的那扇門。這本書的開篇就非常吸引人，它沒有直接拋齣復雜的公式和抽象的概念，而是通過生動形象的類比，將數字係統的基本原理娓娓道來。我尤其喜歡作者在解釋邏輯門時，用到的那些生活中的例子，一下子就把枯燥的電路概念變得鮮活起來。更重要的是，它不僅僅停留在理論層麵，而是非常注重實踐。書中提供瞭大量的實例，從簡單的加法器到復雜的微處理器，每一步都講解得非常細緻，讓我能夠跟著書中的步驟一步步地去理解和實現。我嘗試著書中的一些小項目，每一次都能獲得巨大的成就感。對於我這樣一個初學者來說，這本書的循序漸進的教學方式，以及清晰的邏輯結構，極大地減輕瞭我的學習壓力，讓我能夠更自信、更愉快地探索數字集成電路的奇妙世界。我感覺這本書不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，耐心地引導我一步步深入這個迷人的領域。