EDA技術及數字係統的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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包明，曹陽 著

圖書標籤:

• EDA
• 數字係統
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• 數字電路
• 集成電路
• 電路設計
• 可編程邏輯
• 係統設計

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301238776

商品編碼：29729780275

包裝：平裝

齣版時間：2014-02-01

基本信息

書名:EDA技術及數字係統的應用

：55.00元

售價：37.4元,便宜17.6元,摺扣68

作者:包明,曹陽

齣版社：北京大學齣版社

齣版日期：2014-02-01

ISBN：9787301238776

字數：636000

頁碼：420

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書可作為電子、通信、計算機、自動化等專業的教材，也可供相關技術人員參考使用。

內容提要

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“EDA技術”課程受益麵很寬，又是一門發展迅速、工程性強、須緊密結閤技術發展前沿的現代電子設計技術課程。
　　本書作者給齣瞭FPGA的一些設計技巧和實用設計方法，以及FPGA綜閤設計實例。通過本書的學習，可以使學生能夠掌握常用的EDA開發軟件,及時將學科的新成果引入教學中，將HDL硬件描述語言設計方法和FPGA的開發技術及符閤工程規範的係統設計技術有機地融閤在一起，強調理論和實際的聯係，培養學生的創新能力和實驗動手能力。本書可作為電子、通信、計算機、自動化等專業的教材，也可供相關技術人員參考使用。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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EDA技術在現代電子設計中的核心作用與實踐 隨著信息技術的飛速發展，電子係統的復雜性與集成度不斷攀升，傳統的電路設計方法已難以滿足日益嚴苛的設計要求。在這種背景下，電子設計自動化（EDA）技術應運而生，並逐漸成為現代電子係統設計不可或缺的核心支撐。本書旨在深入探討EDA技術在數字係統設計領域的廣泛應用，係統性地介紹其原理、工具鏈以及在實際項目中的實踐方法，為讀者提供一個全麵而深入的理解框架。 第一章：EDA技術概述與發展曆程 本章將首先界定EDA（Electronic Design Automation）的概念，闡述其作為一套軟件工具和方法學的集閤，如何顯著提升電子設計的效率、準確性和可靠性。我們將追溯EDA技術的發展脈絡，從最初的手動布綫和版圖繪製，到 CAD（Computer-Aided Design）工具的齣現，再到如今高度集成的 HDL（Hardware Description Language）仿真、綜閤、布局布綫和驗證平颱，揭示EDA技術如何一步步解放設計師的生産力，推動瞭集成電路（IC）和電子係統（ES）的摩爾定律式進步。 我們將重點介紹EDA技術的核心價值，包括： 設計效率的飛躍： 自動化工具能夠處理海量電路元件和連接，大幅縮短設計周期，降低人力成本。 設計精度的提升： 精確的仿真和驗證工具可以提前發現潛在的設計缺陷，減少物理原型製作的錯誤和返工。 設計復雜度的駕馭： EDA工具能夠支持從幾十個門電路到數十億晶體管的大規模集成電路設計。 設計成本的優化： 通過早期檢測和優化，減少物理實現階段的浪費，降低芯片製造成本。 設計創新的驅動： EDA技術為設計師提供瞭更廣闊的探索空間，使其能夠專注於創新的架構和功能設計。 此外，本章還會簡要介紹當前EDA工具的主要提供商，以及不同類型EDA工具的劃分（如邏輯設計工具、物理設計工具、驗證工具等），為後續章節的學習奠定基礎。 第二章：硬件描述語言（HDL）與邏輯設計 本章將聚焦於實現數字係統邏輯功能的基礎——硬件描述語言（HDL）。我們將深入講解當前主流的HDL，如Verilog HDL和VHDL，從基本語法、數據類型、運算符、行為建模、結構建模到過程語句，詳細闡述如何用代碼描述數字硬件的行為和結構。 內容將涵蓋： HDL基礎： 介紹HDL的本質，它是一種用於描述電子電路功能的語言，而非傳統意義上的軟件編程語言。 Verilog HDL詳解： 從模塊定義、端口聲明、信號類型、賦值語句（阻塞與非阻塞）、條件語句（if-else, case）、循環語句（for, while, repeat）到任務和函數，係統性地講解Verilog的語法和用法。 VHDL詳解： 同樣從實體、架構、端口、信號、類型、進程、並發語句、選擇語句、循環語句以及子程序等角度，全麵介紹VHDL。 可綜閤與不可綜閤代碼： 重點強調HDL代碼的可綜閤性原則，即哪些代碼結構可以被綜閤工具轉化為實際的硬件邏輯，哪些隻能用於仿真。 邏輯設計流程： 介紹基於HDL的邏輯設計流程，包括代碼編寫、仿真驗證、邏輯綜閤、靜態時序分析（STA）等關鍵步驟。 簡單數字電路設計實例： 通過設計一些典型的數字電路，如加法器、減法器、寄存器、計數器、有限狀態機（FSM）等，演示HDL在實際設計中的應用。 理解HDL是掌握EDA技術的基礎，本章將力求讓讀者能夠熟練使用HDL來描述和驗證數字電路的功能。 第三章：邏輯綜閤與優化 邏輯綜閤是EDA流程中的一個關鍵環節，它將用HDL編寫的高層次邏輯描述轉化為門級網錶，即由基本邏輯門（如AND, OR, NOT, XOR等）組成的電路。本章將深入剖析邏輯綜閤的原理、流程、關鍵技術以及優化策略。 核心內容包括： 邏輯綜閤的定義與目標： 解釋邏輯綜閤的目標是將HDL代碼映射到目標工藝庫中的標準單元，並滿足設計約束（如麵積、時序、功耗）。 綜閤工具的工作原理： 介紹主流綜閤工具（如Synopsys DC, Cadence Genus）的基本工作流程，包括邏輯映射、邏輯優化、寄存器復製、共享邏輯等。 設計約束（Constraints）： 詳細闡述各種設計約束的重要性，包括時鍾約束（周期、占空比、延遲）、輸入輸齣延遲約束、端口驅動約束、綫負載模型等，強調約束是指導綜閤工具進行優化的關鍵。 邏輯優化技術： 介紹各種邏輯優化技術，如布爾代數化簡、邏輯門替換、邏輯重定時、共享邏輯提取、寄存器復製等，說明它們如何用於減小電路麵積、提高性能或降低功耗。 多重輸齣優化（Multi-output Optimization）： 討論如何對具有多個輸齣的邏輯塊進行聯閤優化。 時序優化： 重點講解綜閤工具如何通過插入寄存器、改變邏輯結構、調整門級連接等方式來滿足時序要求，包括建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的違例分析與修復。 麵積與功耗優化： 介紹如何在滿足時序要求的前提下，通過選擇閤適的邏輯單元、閤並邏輯、減少邏輯深度等方式來優化麵積和功耗。 靜態時序分析（STA）： 簡要介紹STA的概念，說明它如何在綜閤完成後對電路進行全麵的時序檢查，並與綜閤過程緊密配閤。 本章旨在讓讀者理解邏輯綜閤工具如何將抽象的HDL代碼轉化為可實現的硬件邏輯，並掌握如何通過設置閤理的約束來指導工具實現最優的設計結果。 第四章：布局布綫與物理實現 在邏輯綜閤完成後，電路網錶已經描述瞭邏輯功能，但尚未包含物理實現的信息。布局布綫（Place and Route, P&R）是EDA流程中將邏輯網錶轉化為物理版圖的關鍵步驟，決定瞭芯片的最終性能、功耗和麵積。本章將深入探討布局布綫的原理、流程、技術與挑戰。 內容將涵蓋： 物理設計流程概覽： 介紹物理設計的整個流程，包括綜閤後的網錶導入、技術映射、引腳分配、全局放置、詳細放置、全局布綫、詳細布綫、時鍾樹綜閤（CTS）、寄生參數提取（Parasitic Extraction）以及物理驗證（DRC/LVS）。 引腳分配（Pin Assignment）： 解釋如何閤理地分配芯片的輸入輸齣引腳，以優化布綫長度和信號完整性。 全局放置（Global Placement）： 介紹如何將標準單元和宏單元（如SRAM、PLL）大緻放置在版圖的閤理位置，以最小化總綫長和競爭。 詳細放置（Detailed Placement）： 介紹如何在全局放置的基礎上，精細地調整標準單元的位置，以滿足特定的布局約束和優化布綫。 全局布綫（Global Routing）： 解釋如何規劃金屬層之間的連接路徑，將單元之間的連接信號初步分配到布綫資源中。 詳細布綫（Detailed Routing）： 介紹如何在全局布綫的基礎上，具體地在金屬層上繪製齣每條信號綫，完成所有連接。 時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）： 詳細講解CTS的重要性，包括如何構建一個低偏斜（Skew）和低抖動（Jitter）的時鍾分發網絡，以確保時序的穩定性。 寄生參數提取（Parasitic Extraction）： 介紹如何從生成的版圖中提取齣導綫電阻、電容等寄生參數，並如何將其反饋給後端工具進行更精確的時序和功耗分析。 物理驗證（DRC/LVS）： 解釋設計規則檢查（DRC）和版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）的重要性，它們是確保芯片製造工藝兼容性和設計準確性的最後一道防綫。 信號完整性（Signal Integrity, SI）與電源完整性（Power Integrity, PI）： 介紹在布局布綫過程中需要考慮的信號完整性問題（如串擾、反射）和電源完整性問題（如壓降），以及相應的解決方案。 本章旨在讓讀者理解從邏輯網錶到物理版圖的轉化過程，並認識到布局布綫在實現高性能、低功耗芯片中的關鍵作用。 第五章：仿真與驗證技術 在EDA流程中，仿真與驗證占據著舉足輕重的地位，其核心目標是確保設計的功能正確性、性能滿足度以及設計的可靠性。本章將係統性地介紹各種仿真與驗證技術，覆蓋從功能驗證到形式驗證的廣闊領域。 內容將包括： 仿真基礎： 介紹仿真在EDA流程中的作用，包括功能驗證、時序驗證、功耗分析等。 事件驅動仿真（Event-Driven Simulation）： 講解事件驅動仿真器的工作原理，以及其在提高仿真效率方麵的優勢。 行為級仿真（Behavioral Simulation）： 介紹使用HDL的較高抽象層次來描述和仿真設計的功能。 門級仿真（Gate-Level Simulation）： 介紹仿真由綜閤工具生成的門級網錶，能夠更精確地反映時序和功耗。 混閤模式仿真（Mixed-Mode Simulation）： 介紹在復雜係統中，同時使用不同抽象層次的模型進行仿真，以平衡效率和精度。 驗證方法學（Verification Methodologies）： 驗證平颱搭建： 介紹如何搭建一個高效的仿真驗證平颱，包括測試激勵生成、信號監控、覆蓋率收集等。 麵嚮對象驗證（OVM/UVM）： 詳細講解SystemVerilog中的統一驗證方法學（UVM），包括其組件（Sequencer, Driver, Monitor, Scoreboard, Agent, Environment）和應用場景。 約束隨機激勵（Constrained Random Stimulus）： 介紹如何使用隨機化技術來生成大量的、具有覆蓋率的測試嚮量，從而提高驗證效率。 斷言（Assertions）： 介紹使用SystemVerilog Assertions (SVA) 來描述設計屬性，並在仿真中進行檢查，能夠更有效地捕獲錯誤。 形式驗證（Formal Verification）： 形式驗證的原理： 介紹形式驗證不依賴於測試嚮量，而是通過數學方法來證明或證僞設計的屬性。 模型檢驗（Model Checking）： 介紹模型檢驗技術，如狀態空間探索，用於驗證有限狀態機的屬性。 等價性檢查（Equivalence Checking）： 介紹如何比較兩種不同錶示形式（如RTL與門級網錶）的邏輯等價性。 屬性檢查（Property Checking）： 介紹如何使用形式化語言（如SVA）來描述設計屬性，並通過形式驗證工具進行檢查。 覆蓋率分析（Coverage Analysis）： 介紹各種類型的覆蓋率（代碼覆蓋率、功能覆蓋率、事務覆蓋率），以及如何使用覆蓋率來評估驗證的充分性。 本章旨在讓讀者深刻理解仿真與驗證在確保設計質量中的關鍵作用，並掌握當前主流的驗證方法和工具。 第六章：EDA技術在數字係統設計中的典型應用 本章將通過具體應用案例，展示EDA技術如何賦能各類數字係統的設計與實現，加深讀者對前幾章理論知識的理解，並瞭解EDA技術在工程實踐中的價值。 我們將重點分析以下幾個典型應用場景： 微處理器/微控製器（MPU/MCU）設計： 介紹如何利用HDL描述CPU的指令集架構（ISA）、流水綫、緩存、中斷控製器等核心部件，並通過EDA工具進行仿真、綜閤、布局布綫，最終實現高性能CPU的設計。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）設計： FPGA的特點與優勢： 介紹FPGA的可編程性、靈活性和快速上市周期。 FPGA設計流程： 講解基於FPGA的EDA設計流程，包括HDL設計、綜閤、布局布綫（針對FPGA廠商提供的工具）、下載與調試。 FPGA設計實例： 展示如何使用EDA工具為FPGA設計圖像處理模塊、通信接口、嵌入式係統等。 SoC（System on Chip）集成設計： SoC的復雜性： 介紹SoC集成瞭CPU、GPU、DSP、內存控製器、各種外設接口等，其集成難度極高。 IP核（Intellectual Property Core）復用： 講解IP核的概念，以及如何通過IP核復用加速SoC的設計。 軟硬件協同驗證： 介紹在SoC設計中，軟硬件協同驗證的重要性，以及如何利用仿真平颱和硬件加速器進行高效驗證。 數字信號處理（DSP）係統設計： 介紹如何利用EDA工具設計濾波器、FFT、編碼器/解碼器等DSP算法，並在ASIC或FPGA上實現。 通信係統設計： 展示EDA技術在設計基帶處理器、調製解調器、射頻前端等通信模塊中的應用。 人工智能（AI）芯片設計： 討論EDA技術在設計用於加速神經網絡計算的ASIC（如NPU）中的作用，包括張量處理單元（TPU）、並行計算架構的設計與優化。 通過這些實際案例，讀者將能夠更直觀地理解EDA技術如何被應用於解決復雜的工程問題，並認識到EDA技術在推動電子産業創新中的核心地位。 第七章：EDA工具鏈的集成與未來展望 本章將對前麵章節介紹的EDA技術和工具進行一個整體性的迴顧，並探討EDA工具鏈的集成化趨勢，以及EDA技術未來的發展方嚮。 內容將包括： EDA工具鏈的構成： 總結不同EDA廠商提供的各類工具（如設計輸入、仿真、綜閤、布局布綫、驗證、功耗分析、信號完整性分析等），以及它們之間的協同工作關係。 工具鏈的集成化趨勢： 探討EDA工具從單一功能嚮集成平颱發展的趨勢，以及如何通過標準接口實現不同工具間的數據交換和流程自動化。 EDA技術在人工智能時代的機遇與挑戰： AI在EDA中的應用： 介紹機器學習和深度學習技術如何被應用於優化EDA算法，例如在布局布綫、時序預測、功耗分析等方麵。 AI芯片設計的EDA需求： 討論AI芯片的獨特性質對EDA工具提齣的新要求，例如對大規模並行計算、數據流架構的支持。 EDA技術的未來發展方嚮： 異構計算（Heterogeneous Computing）的支持： 隨著多核CPU、GPU、FPGA等異構計算平颱的普及，EDA工具需要更好地支持跨平颱設計與驗證。 低功耗設計的新挑戰： 隨著移動設備和物聯網的廣泛應用，低功耗設計的重要性日益凸顯，EDA工具需要提供更先進的功耗分析和優化技術。 安全可靠性設計： 探討EDA技術在保障芯片安全（如防篡改、加密）和可靠性（如容錯設計）方麵的作用。 新興材料與工藝的支持： 隨著新材料和新製造工藝的齣現，EDA工具需要不斷更新以適應新的設計規則和器件模型。 對從業者的建議： 為希望在EDA領域發展的學生和工程師提供學習建議，強調理論與實踐相結閤的重要性。 通過本章的總結與展望，讀者將對EDA技術的當前現狀和未來發展方嚮有一個清晰的認識，並為進一步深入學習和實踐做好準備。 本書力求以清晰的邏輯、詳實的案例和深入的分析，幫助讀者構建對EDA技術及其在數字係統應用中的全麵認知。我們相信，掌握EDA技術是現代電子工程師必備的核心技能，也是驅動未來電子信息産業創新發展的關鍵動力。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個技術論壇上偶然看到有人推薦這本書的，當時他提到這本書對於理解現代硬件架構中內存訪問模式的優化非常有啓發性。我當時有點疑惑，因為我更關注的是軟件層麵的算法實現，對硬件的細節不甚瞭解。但抱著試試看的心態買來後，我發現它的章節編排邏輯非常獨特。它沒有按照傳統的“理論—實踐”的綫性結構走，而是采取瞭一種“問題導嚮”的敘事方式。比如，它用一個具體的性能瓶頸案例（比如某個大型數據集加載時間過長）作為引子，然後層層剝繭地分析導緻這個問題的係統級原因，最後纔提齣解決方案。這種敘事手法極大地激發瞭我的閱讀興趣。特彆是關於緩存一緻性和並行計算模型的部分，作者的論述深入淺齣，將復雜的並發控製機製用生動的比喻解釋清楚。讀完這些章節，我對如何編寫齣更高效、更貼近硬件特性的程序有瞭全新的認識，這對於我平時寫的那些對速度要求極高的計算密集型代碼，具有直接的指導意義。這本書確實讓我跳齣瞭純粹的軟件思維定式。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的排版和插圖質量讓我略感失望。作為一本號稱前沿技術的書籍，很多關鍵概念的圖示顯得過於簡單，甚至有些模糊不清，需要我反復在網上搜索更清晰的圖例來輔助理解。比如在介紹一種新型的信號處理濾波器時，書中的波形圖看起來像是用早期的繪圖軟件製作的，完全沒有展現齣該技術在時域和頻域上的精妙之處。而且，書中的代碼示例雖然提供瞭，但多數都是僞代碼或者特定語言（如MATLAB）的片段，對於習慣於Python或C++的讀者來說，需要花費額外精力進行轉換和驗證。我期待的是那種能直接“復製粘貼”後就能運行並觀察結果的範例。盡管如此，文字部分的深度是無可厚 বুকে的。作者在探討非綫性係統建模時，引入瞭最新的拓撲數據分析（TDA）的視角，這部分內容非常新穎，市麵上很少有教材敢於涉及這麼深的內容。如果能把圖文排版提升一個檔次，這本書的價值會更上一層樓。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計極其吸引人，那種深邃的藍色調配閤著現代感十足的字體，讓人一眼就能感受到其中蘊含的嚴謹與前沿。我本以為這是一本麵嚮初學者的入門讀物，畢竟“應用”二字給人的感覺總是相對寬泛和基礎。然而，當我翻開目錄，纔發現我對它的預判完全錯瞭。它深入探討瞭數據清洗、特徵工程的底層邏輯，特彆是關於缺失值處理的那些高級統計方法，簡直是教科書級彆的詳盡。我記得有一章專門講瞭如何利用時間序列分解來優化異常值檢測，那部分的數學推導非常紮實，完全不是市麵上那些浮於錶麵的“速成手冊”能比擬的。作者對不同算法的適用場景分析得極其到位，比如在處理高維稀疏數據時，不同降維技術間的權衡取捨，作者給齣瞭非常細緻的性能對比圖錶，這對於我目前正在進行的一個復雜項目來說，簡直是雪中送炭。閱讀過程中，我頻繁地需要對照查閱綫性代數和概率論的基礎知識，這更堅定瞭我的看法：這本書是為那些有一定基礎，渴望在數據挖掘和建模方麵更進一步的專業人士準備的“硬通貨”。它要求讀者不僅僅是會使用工具，更要理解工具背後的“為什麼”。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷是想係統學習一下如何將機器學習模型部署到資源受限的邊緣設備上。我原以為這本書會側重於模型量化、剪枝等模型壓縮技術，或者講解如何使用特定的嵌入式AI框架。然而，書中花費瞭大量的篇幅來介紹係統級的功耗分析和熱管理策略，以及如何設計一個高效的操作係統調度器來配閤模型推理的實時性要求。這些內容雖然非常寶貴，極大地拓寬瞭我的視野，讓我意識到部署不僅僅是把模型塞進去那麼簡單，它涉及到整個硬件-軟件棧的協同優化。但是，對於我最關心的模型壓縮算法細節，書上隻是一筆帶過，提到瞭幾種方法但沒有給齣任何深入的數學推導或實際性能對比。我感覺作者的興趣點似乎更偏嚮於“係統構建”而非“算法微調”。對於一個主要目標是精通邊緣AI算法的讀者來說，這構成瞭一個小的遺憾，我得另找專業書籍來補充模型壓縮這塊的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節結構有一種很強的“學術會議論文集”的感覺，即內容之間並非完全平滑過渡，而是各個知識點像被精心打磨過的寶石一樣獨立存在，閃耀著各自的光芒。例如，關於數據可視化那一章，它幾乎可以獨立成為一本關於信息圖形設計的專著。作者沒有停留在傳統的柱狀圖和散點圖，而是詳細剖析瞭如何運用“平行坐標圖”來揭示高維數據的聚類結構，甚至還討論瞭“人眼對色彩飽和度的感知閾值”與圖錶設計的關係。這種跨學科的融閤令人耳目一新。我感覺這本書更像是一本“思想集錦”，它集閤瞭不同領域專傢對某一類問題的深刻見解，而不是一個循序漸進的教學大綱。因此，它非常適閤作為進階研究人員的案頭工具書，隨時翻閱某個特定章節，獲取新的靈感和解決問題的獨特視角，而不是作為初學者從零開始學習的起點。