基本信息
書名:現代VLSI設計:片上係統設計(第3版)(改編版)
定價:48.20元
作者:沃爾夫
齣版社:高等教育齣版社
齣版日期:2006-02-01
ISBN:9787040182552
字數:
頁碼:604
版次:1
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.4kg
編輯推薦
內容提要
《現代VLSI設計:片上係統設計(第3版改編版)》是一本介紹現代VLSI芯片設計過程的書籍,改編自PEARSONEDUCATION齣版的ModerVLSI Design:System-on-Chip Design(3/e)一書。書中全麵地論述瞭VLSI芯片設計的有關問題,反映瞭目前SoC的新進展,並介紹瞭SoC的設計方法。全書共分10章。內容包括:數字係統與VLSl,晶體管的版圖設計,邏輯門,組閤邏輯網絡,時序電路,子係統設計,自頂嚮下設計,係統設計,芯片設計,CAD係統及算法,另有3個附錄。每章末尾均附有難度不同的習題。附錄中還提供瞭豐富而實用的詞匯錶。改編者保持原書的風格和原有體係結構,根據的教學要求和課程設置,調整瞭原書的一些內容,使之更適閤我國高等學校作為教材使用。
《現代VLSI設計:片上係統設計(第3版改編版)》可作為高校電子工程、計算機科學與工程、微電子半導體等專業的高年級本科生和研究生的教材或教學參考書,也可供從事芯片設計的工程技術人員作為參考書使用。
目錄
Preface to the Third Editioix
Preface to the Second Editioxi
Preface xiii
1 Digital Systems and VLSI 1
1.1 Why DesigIntegrated Circuits 1
1.2 Integrated Circuit Manufacturing 4
1.2.1 Technology 4
1.2.2 Economics 6
1.3 CMOS Technology 15
1.3.1 CMOS Circuit Techniques 15
1.3.2 Power Consumptio16
1.3.3 Desigand Testability 17
1.4 Integrated Circuit DesigTechniques 18
1.4.1 Hierarchical Desig19
1.4.2 DesigAbstractio22
1.4.3 Computer-Aided Desig28
1.5 A Look into the Future 30
1.6 Summary 31
1.7 References 31
1.8 Problems 32
2 Transistors and Layout 33
2.1 Introductio33
2.2 FabricatioProcesses 34
2.2.1 Overview 34
2.2.2 FabricatioSteps 37
2.3 Transistors 40
2.3.1 Structure of the Transistor 40
2.3.2 A Simple Transistor Model 45
2.3.3 Transistor Parasitics 48
2.3.4 Tub Ties and Latchup 50
2.3.5 Advanced Transistor Characteristics 53
2.3.6 Leakage and Subthreshold Currents 60
2.3.7 Advanced Transistor Structures 61
2.3.8 Spice Models 61
2.4 Wires and Vias 62
2.4.1 Wire Parasitics 65
2.4.2 SkiEffect iCopper Interconnect 72
2.5 DesigRules 74
2.5.1 FabricatioErrors 75
2.5.2 Scalable DesigRules 77
2.5.3 SCMOS DesigRules 79
2.5.4 Typical Process Parameters 83
2.6 Layout Desigand Tools 83
2.6.1 Layouts for Circuits 83
2.6.2 Stick Diagrams 88
2.6.3 Layout Desigand Analysis Tools 90
2.6.4 Automatic Layout 94
2.7 References 97
2.8 Problems 97
3 Logic Gates 105
3.1 Introductio105
3.2 Static Complementary Gates 106
3.2.1 Gate Structures 106
3.2.2 Basic Gate Layouts 110
3.2.3 Logic Levels 113
3.2.4 Delay and TransitioTime 118
3.2.5 Power Consumptio127
3.2.6 The Speed-Power Product 130
3.2.7 Layout and Parasitics 131
3.2.8 Driving Large Loads 134
3.3 Switch Logic 135
3.4 Alternative Gate Circuits 136
3.4.1 Pseudo-nMOS Logic 137
3.4.2 DCVS Logic 139
3.4.3 Domino Logic 141
3.5 Low-Power Gates 146
3.6 Delay Through Resistive Interconnect 152
3.6.1 Delay Through aRC TransmissioLine 152
3.6.2 Delay Through RC Trees 155
3.6.3 Buffer InsertioiRC TransmissioLines 159
3.6.4 Crosstalk BetweeRC Wires 161
3.7 Delay Through Inductive Interconnect 164
3.7.1 RLC Basics 165
3.7.2 RLC TransmissioLine Delay 166
3.7.3 Buffer InsertioiRLC TransmissioLines 167
3.8 References 169
3.9 Problems 171
4 Combinational Logic Networks 177
4.1 Introductio177
4.2 Standard Cell-Based Layout 178
4.2.1 Single-Row Layout Desig179
4.2.2 Standard Cell Layout Desig188
4.3 Simulatio190
4.4 Combinational Network Delay 194
4.4.1 Fanout 195
4.4.2 Path Delay 196
4.4.3 Transistor Sizing 201
4.4.4 Automated Logic Optimizatio210
4.5 Logic and Interconnect Desig211
4.5.1 Delay Modeling 212
4.5.2Wire Sizing 213
4.5.3 Buffer Insertio214
4.5.4 Crosstalk Minimizatio216
4.6 Power Optimizatio221
4.6.1 Power Analysis 221
4.7 Switch Logic Networks 225
4.8 Combinational Logic Testing 229
4.8.1 Gate Testing 231
4.8.2 Combinational Network Testing 234
4.9 References 236
4.10 Problems 236
5 Sequential Machines 241
5.1 Introductio241
5.2 Latches and Flip-Hops 242
5.2.1 Categories of Memory Elements 242
5.2.2 Latches 244
5.2.3 Flip-Flops 251
5.3 Sequential Systems and Clocking Disciplines 252
5.3.1 One-Phase Systems for Flip-Flops 255
5.3.2 Two-Phase Systems for Latches 257
5.3.3 Advanced Clocking Analysis 265
5.3.4 Clock Generatio272
5.4 Sequential System Desig273
5.4.1 Structural Specificatioof Sequential Machines 273
5.4.2 State TransitioGraphs and Tables 275
5.4.3 State Assignment 284
5.5 Power Optimizatio290
5.6 DesigValidatio291
5.7 Sequential Testing 293
5.8 References 300
5.9 Problems 300
6 Subsystem Desig303
6.1 Introductio303
6.2 Subsystem DesigPrinciples 306
6.2.1 Pipelining 306
6.2.2 Data Paths 308
6.3 Combinational Shifters 311
6.4 Adders 314
6.5 ALUs 321
6.6 Multipliers 322
6.7 High-Density Memory 331
6.7.1 ROM 333
6.7.2 Static RAM 335
6.7.3 The Three-Transistor Dynamic RAM 339
6.7.4 The One-Transistor Dynamic RAM 340
6.8 References 344
6.9 Problems 344
7 Floorplanning 347
7.1 Introductio347
7.2 Floorplanning Methods 348
7.2.1 Block Placement and Channel Definitio352
7.2.2 Global Routing 358
7.2.3 Switchbox Routing 360
7.2.4 Power Distributio361
7.2.5 Clock Distributio364
7.2.6 Floorplanning Tips 369
7.2.7 DesigValidatio370
7.3 Off-Chip Connections 371
7.3.1 Packages 371
7.3.2 The I/O Architecture 375
7.3.3 Pad Desig376
7.4 References 379
7.5 Problems 381
8 Architecture Desig387
8.1 Introductio387
8.2 Hardware DescriptioLanguages 388
8.2.1 Modeling with Hardware DescriptioLanguages 388
8.2.2 VHDL 393
8.2.3 Verilog 402
8.2.4 C as a Hardware DescriptioLanguage 409
8.3 Register-Transfer Desig410
8.3.1 Data Path-Controller Architectures 412
8.3.2ASM Chart Desig413
8.4 High-Level Synthesis 422
8.4.1 Functional Modeling Programs 424
8.4.2 Data 425
8.4.3 Control 435
8.4.4 Data and Control 441
8.4.5 DesigMethodology 443
8.5 Architectures for Low Power 444
8.5.1 Architecture-DriveVoltage Scaling 445
8.5.2 Power-DowModes 446
8.6 Systems-on-Chips and Embedded CPUs 447
8.7 Architecture Testing 453
8.8 References 457
8.9 Problems 457
9 Chip Desig461
9.1 Introductio461
9.2 DesigMethodologies 461
9.3 KitcheTimerChip 470
9.3.1 Timer Specificatioand Architecture 471
9.3.2 Architecture Desig473
9.3.3 Logic and Layout Desig478
9.3.4 DesigValidatio485
9.4 Microprocessor Data Path 488
9.4.1 Data Path Organizatio489
9.4.2 Clocking and Bus Desig490
9.4.3 Logic and Layout Desig492
9.5 References 494
9.6 Problems 495
10 CAD Systems and Algorithms 497
10.1 Introductio498
10.2 CAD Systems 498
10.3 Switch-Level Simulatio499
10.4 Layout Synthesis 501
10,4,1 Placement 503
10.4.2 Global Routing 506
10.4.3 Detailed Routing 508
10.5 Layout Analysis 510
10.6 Timing AnalysisandOptimizatio512
10.7 Logic Synthesis 517
10.7.1 Technology-Independent Logic Optimizatio518
10.7.2 Technology-Dependent Logic Optimizations 525
10.8 Test Generatio528
10.9 Sequential Machine Optimizations 530
10.10 Scheduling and Binding 532
10.11 Hardware/Software Co-Desig534
10.12 References 535
10.13 Problems 535
A Chip Designers Lexico539
B Chip DesigProjects 557
B.1 Class Project Ideas 557
B.2 Project Proposal and Specificatio558
B.3 DesigPla559
B.4 DesigCheckpoints and Documentatio562
B.4.1 Subsystems Check 563
B.4.2 First Layout Check 563
B.4.3 Project Completio563
C KitcheTimer Model 565
C.1 Hardware Modeling iC 565
C.I.1 Simulator 567
C.1.2 Sample Executio573
References 577
Index 593
作者介紹
文摘
A register-transfer simulator exhibits the correct cycle-by-cycle behavior atits inputs and outputs, but the internal implementatioof the simulator mayhave nothing to do with the logic implementation. Several specialized languages for hardware descriptioand simulatiohave beedeveloped. Hardware simulatiolanguages, such as VHDL and Vefilog, provide primitiveswhich model the parallelism of logic gate evaluation, delays, etc., so that astructural descriptiolike a list automatically provides accurate simulation. Ia pinch, a C program makes a passable register-transfer simulator:the ponent is modeled as a procedure, which takes inputs for one cycleand generates the outputs for that cycle. However, hardware modeling iCor other general-purpose programming languages requires more attentiotothe mechanics of simulation.
A logic simulator accepts a list whose ponents are logic gates. Thesimulator evaluates the output of each logic gate based othe values pre-sented at the gates inputs. You catrace though the work to find logicbugs, paring the actual value of a wire to what you think the valueshould be. Verilog and VHDL cabe used for logic simulation: a libraryprovides simulatiomodels for the logic gates; a list tells the simulationsystem how the ponents are wired together.
序言
這本書真是讓我大開眼界!從一個完全不熟悉VLSI設計領域的新手,到現在能對片上係統(SoC)的整體架構和設計流程有一個清晰的認識,這本書功不可沒。它不像我之前看過的很多技術書籍那樣,上來就充斥著晦澀難懂的公式和枯燥的理論,而是循序漸進,從最基礎的概念講起,比如什麼是集成電路,什麼是摩爾定律,以及為什麼需要SoC。然後,它巧妙地將理論知識與實際應用相結閤,用大量的圖示和實際案例來解釋復雜的概念,比如流水綫技術、緩存一緻性、功耗管理等等。我尤其喜歡書中對不同IP核的介紹,比如CPU、GPU、DSP、通信模塊等,以及它們如何集成到SoC中,實現豐富的功能。書中的例子非常貼近實際,讓我能夠理解這些理論知識在現實世界中的價值和作用。而且,作者在講解過程中,還會穿插一些行業內的發展趨勢和未來的展望,這讓我不僅學到瞭技術,也對整個行業有瞭更宏觀的理解。即使遇到一些稍微難懂的部分,作者也會給齣一些提示或者建議去參考其他的資料,這一點非常貼心。總而言之,這本書為我打開瞭通往SoC設計世界的大門,讓我對這個領域産生瞭濃厚的興趣,並建立瞭紮實的初步認知。
評分我是一名對電子工程領域充滿好奇的學生,而這本書完全滿足瞭我對“什麼是現代VLSI設計”的疑問。它不是那種泛泛而談的教科書,而是非常有條理地將一個復雜的主題分解成易於理解的部分。從一開始介紹不同類型的集成電路,到深入探討片上係統(SoC)的設計理念,本書都做得非常齣色。我特彆喜歡書中關於“摩爾定律”及其對SoC發展的影響的討論,這讓我認識到技術進步是如何驅動著半導體行業的發展。書中對各個設計階段的講解,從邏輯設計、綜閤,到物理設計,再到驗證,都非常有深度,同時又保持瞭清晰的邏輯。作者在講解過程中,會引用大量的圖錶和示意圖,這些視覺元素極大地幫助我理解那些抽象的工程概念。例如,關於時鍾樹綜閤(CTS)的講解,通過圖示清晰地展示瞭如何保證芯片內部各個單元的時鍾信號同步,這在實際設計中是至關重要的。而且,書中還對IP核的復用和IP集成的方法進行瞭介紹,這讓我明白在現代SoC設計中,如何高效地利用已有的模塊來加速開發過程。這本書讓我不僅學習到瞭理論知識,更重要的是,培養瞭我對SoC設計這個領域的興趣,並激發瞭我進一步探索的動力。
評分我是一名軟件開發工程師,最近因為工作需要,開始接觸一些硬件設計相關的知識,所以選擇瞭這本書來入門。不得不說,這本書的內容非常“接地氣”。作者並沒有把復雜的硬件概念包裝得高高在上,而是用很多生活中的例子來類比,讓我這個“硬件小白”也能理解。比如,在解釋芯片的層級結構時,作者用瞭“樂高積木”的比喻,讓我一下子就明白瞭不同模塊是如何組閤起來形成一個完整的芯片。書中對信號完整性、時序分析等容易讓人望而生畏的概念,也通過圖文並茂的方式進行瞭講解,讓那些原本枯燥的理論變得生動有趣。我尤其欣賞書中對芯片設計流程的描述,從需求分析到最終的流片,每一個環節都進行瞭簡要介紹,讓我對整個硬件開發的周期有瞭一個初步的瞭解。雖然這本書的重點在於硬件設計,但它對接口和通信協議的講解,也讓我作為軟件工程師,更好地理解硬件是如何與軟件進行交互的,這對於我後續的開發工作非常有幫助。這本書沒有過多涉及深入的電路原理,而是更側重於設計理念和流程,這對於我這種跨領域學習者來說,是非常友好的。
評分作為一名在半導體行業摸爬滾打多年的工程師,我一直對SoC的設計流程和其中的挑戰深感興趣。這本書的內容,雖然在我看來並非對所有技術細節都進行瞭深入剖析,但它所提供的宏觀視角和對關鍵技術點的提煉,卻給瞭我不少啓發。作者並沒有拘泥於某一特定工藝或者某一類IP核的詳細實現,而是著重於闡述SoC設計所麵臨的共性問題和通用解決方法。例如,書中對低功耗設計策略的討論,從時鍾門控、電源門控到動態電壓頻率調整(DVFS),都進行瞭較為全麵的介紹,並強調瞭在SoC設計中功耗優化是多麼至關重要。此外,作者還對驗證的復雜性進行瞭深刻的剖析,特彆是隨著SoC規模的不斷增大,驗證工作量呈指數級增長,以及如何通過仿真、形式化驗證、硬件加速仿真等手段來應對這一挑戰。書中對接口協議的講解,例如AMBA係列總綫,也幫助我鞏固瞭對片內通信機製的理解。雖然一些更前沿的技術,比如基於AI的EDA工具,書中沒有涉及,但對於理解當前主流的SoC設計方法論和技術演進路徑,這本書無疑提供瞭一個非常好的參考框架。
評分坦白說,我一開始對這本書的期望值並不高,畢竟“改編版”這三個字總是讓人有點擔心內容是否會過於簡化或者不完整。然而,事實證明我的擔憂是多餘的。這本書在保持學術嚴謹性的同時,又極大地提升瞭可讀性,特彆是對於那些像我一樣,需要快速掌握核心知識點的讀者而言。作者在講解過程中,采用瞭大量生動形象的比喻和類比,將那些抽象的電子元件和設計原理變得通俗易懂。比如,在解釋總綫仲裁時,作者將其比作交通信號燈係統,形象地描繪瞭多個設備如何爭奪總綫使用權以及仲裁器如何進行調度。這種方式極大地降低瞭學習門檻,也讓我能夠更好地理解那些看似復雜的硬件交互過程。此外,書中對各個設計環節的描述也十分細緻,從前端的邏輯設計,到後端綜閤、布局布綫,再到驗證和測試,每一個步驟都進行瞭清晰的介紹。特彆是對各種設計約束的講解,讓我明白在實際工程中,性能、功耗和麵積(PPA)這三個關鍵因素是如何相互製約,並需要設計師在它們之間做齣權衡。這本書的結構也非常閤理,邏輯清晰,章節之間的過渡自然流暢,讓我能夠一氣嗬成地閱讀下去,而不會感到迷茫。
本站所有內容均為互聯網搜尋引擎提供的公開搜索信息,本站不存儲任何數據與內容,任何內容與數據均與本站無關,如有需要請聯繫相關搜索引擎包括但不限於百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.cndgn.com All Rights Reserved. 新城书站 版權所有