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蔡觉平 著

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出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560641102

商品编码：29344072446

包装：平装

出版时间：2016-08-01

图书基本信息
图书名称	Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用
作者	蔡觉平
定价	35.00元
出版社	西安电子科技大学出版社
ISBN	9787560641102
出版日期	2016-08-01
字数
页码
版次	2
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

作者简介

目录

章 Verilog HDL数字集成电路设计方法概述 1 1.1 数字集成电路的发展和设计方法的演变 1 1.2 硬件描述语言 3 1.3 Verilog HDL的发展和国际标准 3 1.4 Verilog HDL和VHDL 5 1.5 Verilog HDL在数字集成电路设计中的优点 6 1.6 功能模块的可重用性 8 1.7 IP核和知识产权保护 9 1.8 Verilog HDL在数字集成电路设计流程中的作用 10 本章小结 11 思考题和习题 11 第2章 Verilog HDL基础知识 12 2.1 Verilog HDL的语言要素 12

编辑推荐

文摘

序言

《数字集成电路设计：理论与实践》 引言 在信息技术飞速发展的今天，数字集成电路（Integrated Circuit, IC）已成为现代电子设备的核心，从掌上电脑、智能手机到高性能服务器、通信基站，无处不在的芯片构成了数字世界的基石。理解并掌握数字集成电路的设计原理与实现技术，是电子工程、计算机科学等相关领域从业者和研究者的必备技能。本书旨在为读者提供一个全面、深入的数字集成电路设计学习路径，涵盖从基础理论到高级应用的各个方面，理论与实践相结合，力求培养读者独立进行复杂数字系统设计的能力。 第一部分：数字集成电路设计基础 这一部分将为读者奠定坚实的理论基础，为后续深入学习做好铺垫。 第一章：数字集成电路概述 集成电路的起源与发展：简述集成电路的发明历程，以及半导体技术的演进如何推动了集成电路的集成度和性能提升。 数字集成电路的分类与特点：区分数字IC、模拟IC、混合信号IC，重点介绍数字IC的二进制逻辑特性、高集成度、低功耗、高速度等关键优势。 数字集成电路设计流程概述：从需求分析、系统设计、逻辑设计、物理设计到制造、测试，勾勒出数字IC设计的全貌，让读者对整个流程有一个宏观的认识。 摩尔定律及其影响：探讨摩尔定律对集成电路产业的深远影响，以及其面临的挑战和未来趋势。 数字集成电路设计中的关键技术挑战：引入功耗、时序、信号完整性、可靠性等在实际设计中需要重点关注的问题。 第二章：数字逻辑基础与数制系统 二进制数制与运算：深入讲解二进制、八进制、十六进制数制及其相互转换，以及二进制的加、减、乘、除运算。 逻辑门及其基本运算：详细介绍AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR等基本逻辑门的功能、符号和真值表。 布尔代数与逻辑化简：讲解布尔代数的公理、定理，以及使用卡诺图（Karnaugh Map）等方法对逻辑表达式进行化简，以优化电路设计。 组合逻辑电路设计：讲解编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据选择器、加法器、减法器等典型组合逻辑电路的设计原理与应用。 时序逻辑电路基础：引入触发器（Flip-Flop）的概念，包括SR, JK, D, T触发器，以及它们的工作原理和状态转换。 第三章：数字逻辑设计方法 状态机（Finite State Machine, FSM）设计：讲解Mealy型和Moore型状态机的区别与联系，以及如何通过状态转移图和状态表设计状态机。 同步与异步逻辑设计：区分同步和异步逻辑设计的特点、优缺点，以及在实际设计中如何选择和处理。 时钟与时序分析基础：介绍时钟信号的作用，建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的概念，以及时序违例（Timing Violation）的产生原因与影响。 硬件描述语言（HDL）入门：初步介绍硬件描述语言（如Verilog或VHDL）在描述数字逻辑和系统结构中的作用，为后续章节的学习做铺垫。 第二部分：数字集成电路设计实现 这一部分将聚焦于如何将理论知识转化为实际的电路设计，并探讨实现过程中涉及的关键技术。 第四章：组合逻辑电路的实现 使用逻辑门实现复杂组合逻辑：通过具体实例，演示如何利用基本逻辑门构建复杂的组合逻辑功能，例如多位加法器、ALU（算术逻辑单元）等。 组合逻辑电路的优化：讨论面积、速度、功耗等设计指标之间的权衡，以及如何通过结构优化和逻辑化简达到设计目标。 流水线（Pipelining）技术在组合逻辑中的应用：介绍流水线技术如何提高组合逻辑电路的吞吐量，以及其在提高性能方面的作用。 第五章：时序逻辑电路的实现 寄存器（Register）与移位寄存器（Shift Register）：讲解寄存器的基本结构和工作原理，以及移位寄存器在数据存储和传输中的应用。 计数器（Counter）设计：介绍同步计数器和异步计数器的设计方法，包括加法计数器、减法计数器、任意模计数器等。 时序逻辑电路的时序分析与优化：深入探讨建立时间和保持时间的计算，如何识别和解决时序路径问题，以及时钟分频、时钟门控等优化技术。 有限状态机（FSM）的硬件实现：将前面学习的状态机设计转化为具体的硬件电路，包括状态寄存器、组合逻辑和时钟控制部分。 第六章：存储器与可编程逻辑器件 RAM（Random Access Memory）与ROM（Read-Only Memory）：介绍RAM和ROM的基本原理、结构和分类（SRAM, DRAM, Flash Memory等），以及它们在数字系统中的应用。 可编程逻辑器件（PLD）：介绍PLA（Programmable Logic Array）、PAL（Programmable Array Logic）等早期PLD，以及FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）的工作原理和结构。 FPGA与CPLD在设计中的应用：讲解如何利用FPGA和CPLD快速实现数字电路原型，以及其在小批量生产和产品研发中的优势。 第七章：硬件描述语言（HDL）进阶 Verilog HDL/VHDL 语言特性：深入讲解HDL的语法、数据类型、运算符、行为级和结构级建模。 模块化设计与层次化设计：介绍如何通过模块化和层次化的方法管理复杂的设计，提高代码的可读性和可维护性。 综合（Synthesis）与仿真（Simulation）：解释综合工具如何将HDL代码转换为门级网表，以及仿真工具如何在设计早期验证逻辑功能。 时序约束（Timing Constraints）：讲解如何在HDL代码中或通过约束文件指定设计的时间要求，以指导综合和布局布线工具。 高级HDL建模技术：介绍参数化设计、生成式语句（Generate Statements）、任务（Tasks）和函数（Functions）等高级特性。 第三部分：数字集成电路设计流程与高级主题 这一部分将带领读者深入了解现代数字IC设计的完整流程，并探讨一些高级设计理念和技术。 第八章：数字集成电路设计流程详解 前端设计（Front-End Design）：包括需求定义、架构设计、RTL（Register Transfer Level）编码、功能仿真、逻辑综合、静态时序分析（STA）等。 后端设计（Back-End Design）：包括布局（Placement）、布线（Routing）、时钟树综合（CTS）、功耗分析、信号完整性分析、版图验证（DRC/LVS）等。 物理验证与可测试性设计（DFT）：讲解如何进行设计规则检查（DRC）、版图与原理图一致性检查（LVS），以及引入可测试性设计技术，如扫描链（Scan Chain）、内建自测试（BIST）。 流片（Tape-out）与制造：简述芯片流片的过程，以及晶圆制造、封装和测试等环节。 第九章：低功耗数字集成电路设计 功耗的来源与分类：分析动态功耗、静态功耗（漏电功耗）及其影响因素。 低功耗设计技术：介绍时钟门控（Clock Gating）、功率门控（Power Gating）、多电压域（Multi-Voltage Domain）、动态电压频率调整（DVFS）等降低功耗的技术。 低功耗分析与功耗建模：讲解如何使用工具进行功耗估计和分析，以及功耗建模的重要性。 第十章：高性能数字集成电路设计 超深亚微米技术下的挑战：探讨短沟道效应、互连线电阻电容增加等对高性能设计带来的挑战。 时序优化技术：深入讲解流水线技术、关键路径修复、重定时（Retiming）、时钟偏斜（Clock Skew）管理等。 高速信号传输与接口设计：介绍差分信号、低压差分信号（LVDS）、串行链路（如PCIe, USB）等高性能接口的设计考量。 处理器与SoC（System-on-Chip）设计简介：初步介绍微处理器架构、指令集，以及将多个功能模块集成到单个芯片上的SoC设计理念。 第十一章：数字集成电路的验证与测试 验证方法学：介绍验证的重要性，以及功能验证、形式验证（Formal Verification）、覆盖率分析等验证方法。 测试的挑战与方法：讲解芯片制造过程中面临的测试挑战，以及结构测试、功能测试、ATE（Automatic Test Equipment）的应用。 可测试性设计（DFT）在测试中的作用：重申DFT技术如何简化测试过程，提高测试效率和故障覆盖率。 第四部分：数字集成电路设计应用与发展趋势 本部分将带领读者了解数字IC在各个领域的广泛应用，并展望未来的发展方向。 第十二章：典型数字集成电路应用实例 微处理器与嵌入式系统：分析CPU、GPU等核心处理器的设计要点，以及在消费电子、汽车电子、工业控制等领域的嵌入式系统应用。 通信与网络芯片：介绍无线通信、有线通信、网络交换等领域的专用集成电路（ASIC）设计。 数字信号处理器（DSP）：讲解DSP在音频、视频处理、通信信号处理等方面的独特优势。 FPGA在原型验证与特定应用中的角色：结合实际案例，展示FPGA如何加速产品开发和实现定制化解决方案。 第十三章：数字集成电路设计发展趋势 异构计算与SoC集成：探讨CPU、GPU、AI加速器等不同计算单元在单个SoC上的集成趋势。 人工智能（AI）与机器学习（ML）芯片：分析AI/ML芯片的设计挑战与创新，例如张量处理器（TPU）、神经网络处理器（NPU）等。 先进工艺节点的挑战与机遇：展望7nm、5nm及以下工艺节点的物理限制和设计难度，以及新的材料和设计技术。 Chiplet与先进封装技术：介绍Chiplet技术如何通过模块化设计和先进封装提升集成度和降低成本。 安全性与可靠性设计：探讨在芯片设计中如何应对安全威胁和提高可靠性。 结论 本书通过理论讲解、原理剖析、实例分析，系统地介绍了数字集成电路设计的方方面面。从最基础的逻辑门到复杂的系统级设计，从理论概念到实际的工艺流程，本书力求为读者构建一个完整、清晰的学习图景。掌握数字集成电路设计，不仅是理解现代电子技术的核心，更是推动未来科技进步的关键。希望本书能成为读者探索数字IC设计世界的有益指南，激发创新思维，引领您在数字集成电路的广阔天地中扬帆远航。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学里的硬件实验课程的教师，每次在给学生介绍Verilog HDL时，都面临着如何将抽象的数字逻辑概念与具体的代码实现相结合的挑战。看到《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》这个书名，我立刻联想到它很可能是我一直在寻找的理想教材。我希望这本书的内容能够既有严谨的理论深度，又不失实践的可操作性，能够很好地衔接理论教学和动手实验。我设想书中应该能够清晰地讲解数字逻辑的基本原理，如组合逻辑和时序逻辑，并通过Verilog HDL的语法来展示这些原理如何被实现。更重要的是，我希望书中能够提供大量结构清晰、易于理解的Verilog代码示例，这些示例最好能从小规模的逻辑门电路，逐步过渡到复杂的数字系统模块，并配以详细的讲解，让学生能够模仿、修改，并最终独立完成实验任务。我对书中“应用”部分的期待尤为强烈，我希望它能包含一些实际的电路设计案例，例如简单的微处理器、数据通路、或者通信接口的Verilog实现，这样学生们就能在学习Verilog的同时，对集成电路设计有一个更直观的认识，激发他们对这一领域的学习热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫做《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》，虽然我还没有真正深入阅读这本书，但仅仅从它的书名和它所覆盖的领域来看，我就已经对它充满了期待。我是一名初入数字IC设计领域的研究生，对于Verilog HDL这个行业标准语言以及数字集成电路的设计流程，我一直有着浓厚的学习兴趣。目前市面上相关的书籍不少，但《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》这个名字给我一种扎实、系统、并且注重实践的感觉。我尤其看重“原理”和“应用”这两个词的结合，这意味着这本书不仅仅会介绍Verilog的语法和特性，更会深入讲解其背后的数字逻辑设计原理，以及如何将这些原理通过Verilog语言转化为实际的硬件电路。对于我这样的新手来说，理解“为什么”和“怎么做”同样重要。我希望这本书能帮我建立起坚实的理论基础，并且通过书中丰富的实例，让我能够将理论知识融会贯通，直接上手进行一些基础的数字模块设计，为我未来的论文研究和职业发展打下坚实的基础。我希望这本书的讲解能够循序渐进，从最基本的逻辑门电路描述到复杂的时序逻辑电路设计，都能有清晰的脉络和易于理解的示例。

评分☆☆☆☆☆

我一直对微电子领域充满好奇，虽然我的专业背景并非直接与集成电路设计相关，但《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》这个书名，却深深地吸引了我，让我产生了深入了解的兴趣。我希望能通过这本书，系统地学习Verilog HDL这门在芯片设计领域举足轻重的语言，并且不仅仅是停留在语法层面，我更希望能够理解它在实际的集成电路设计流程中扮演的角色和功能。我对“原理”的关注，是因为我想了解数字信号是如何通过逻辑电路进行处理的，以及Verilog HDL是如何将这些抽象的逻辑转化为可以被制造出来的物理电路。我希望这本书的叙述方式能够更加通俗易懂，即使是对非专业背景的读者，也能逐步建立起对数字集成电路设计的认知。我特别期待书中能够有一些生动形象的比喻或者类比，来帮助我理解一些比较复杂的概念，例如时序逻辑的时钟同步、状态机的设计思路等等。如果书中还能包含一些简单的项目实战，让我能够亲手尝试编写和仿真Verilog代码，那将是锦上添花。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在FPGA领域摸爬滚打了几年的工程师，我总是渴望找到一本能够帮助我提升设计效率和代码质量的宝典。《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》这个书名，无疑触动了我内心深处的需求。我深知Verilog HDL的强大之处，但如何在实际项目中写出高效、可综合、易于调试的Verilog代码，始终是我不断追求的目标。我希望这本书能够不仅仅停留在基础语法的讲解，而是能够深入探讨Verilog HDL在实际项目中的高级应用技巧，例如如何进行模块化设计、如何优化时序、如何处理异步逻辑、以及如何利用Verilog进行IP核的开发和集成。我期待书中能够分享一些业界常用的设计方法学和最佳实践，帮助我规避常见的陷阱，写出更具工程价值的代码。对于“数字集成电路设计原理”的强调，也让我感到欣慰，这意味着作者并非仅仅在教授一门编程语言，而是在引导读者理解数字电路设计的底层逻辑，从而能够从更宏观的层面去思考和解决问题。我希望这本书的案例能够覆盖一些我工作中经常遇到的场景，例如总线接口设计、状态机实现、以及一些常见的IP核实现，这样我就可以直接从中汲取经验，加速项目进展。

评分☆☆☆☆☆

对于追求技术深度和设计创新的工程师而言，一本能够提供前沿视角和实战技巧的书籍总是弥足珍贵的。《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》这个书名，隐约透露着一股扎实的技术功底和对实际应用的高度重视。我期待这本书能够超越基础的Verilog语法教程，深入探讨高级的设计模式和优化策略。我非常关注书中关于“数字集成电路设计原理”的阐述，希望它能对现代数字系统设计中的挑战，如功耗、面积、速度之间的权衡，以及如何在高层次综合（HLS）和寄存器传输级（RTL）设计之间找到最佳平衡点，提供深刻的见解。另外，“应用”部分也让我充满了想象，我渴望书中能够包含一些针对特定领域的应用案例，例如高性能计算、嵌入式系统、或者通信领域的数字逻辑设计，并详细分析这些案例中Verilog HDL的设计思路、关键技术点以及所面临的挑战。我希望这本书能提供一些在实际流片过程中需要注意的细节，以及如何利用Verilog HDL有效地进行验证和调试，最终帮助我设计出性能卓越、质量可靠的集成电路。