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內容簡介

本書從産品研發的角度，介紹數字集成電路邏輯設計的原理、方法和實踐經驗。主要內容涵蓋集成電路器件和製造工藝的基本原理、邏輯功能的抽象層次、設計流程、硬件描述語言、微架構設計和芯片總綫。本書還詳細介紹瞭常見的先入先齣緩存的設計實例。本書的特點是注重為實踐中常見的問題提供解決方法和背景知識，內容有的放矢、簡明實用。

作者簡介

易幼文，目前在思科公司任硬件工程經理（Hardware Engineering Manager）。另外，現在還任美國北加州復旦大學校友會會長，以及美國矽榖地區的中國高校校友會聯閤會的秘書長。

目錄

第1章 矽晶體管和集成技術 1
1．1 半導體矽和PN結 1
1．2 矽晶體管 3
1．3 邏輯門和互補式晶體管 5
1．4 集成電路製造技術 7
第2章 數據處理和邏輯設計 10
2．1 數字數據 10
2．2 數據處理 11
2．3 數據運算與組閤電路 11
2．4 記憶功能和寄存器 14
2．5 算法和同步電路 16
2．6 建立時間和保持時間 18
2．7 集成電路設計流程 20
第3章 Verilog硬件描述語言簡介 26
3．1 邏輯仿真 26
3．2 用Verilog描述邏輯設計和邏輯驗證 27
3．3 模塊和端口 31
3．4 常量數據 32
3．5 算術運算和邏輯運算 33
3．6 wire變量與assign指令 34
3．7 reg變量和initial及always程序塊 36
3．8 reg變量與RTL設計 37
3．9 阻塞性和非阻塞性指令 39
3．10 流程控製 40
3．11 function和task 42
3．12 預處理指令、係統任務及注釋 43
3．13 parameter和參數化模塊 44
第4章 微架構設計 46
4．1 模塊麵積和邏輯門數 46
4．2 數據吞吐率和延滯時間 48
4．3 功耗 48
4．4 基本組閤運算 50
4．5 延遲時間的優化 50
4．6 負數運算 52
4．7 流水綫 53
4．8 跨時鍾域電路 55
4．9 時鍾門控 58
第5章 有限狀態機 61
5．1 時序邏輯和狀態機 61
5．2 狀態機的RTL代碼 63
5．3 狀態機的設計 65
5．4 獨熱編碼 67
5．5 控製路徑和數據路徑 68
5．6 狀態機的階層化設計 71
5．7 狀態機的穩健性 73
5．8 寄存器的復位 77
5．9 未知值擴散與寄存器的初始化 81
第6章 先入先齣緩存 85
6．1 FIFO的功能和用途 85
6．2 基本FIFO的架構 87
6．3 基本FIFO的RTL代碼 89
6．4 基本FIFO的邏輯驗證 91
6．5 FIFO空滿狀況信號的寄存輸齣 98
6．6 任意深度的FIFO 99
6．7 FIFO數據的寄存輸入和寄存輸齣 103
6．8 格雷碼 109
6．9 異步FIFO 111
6．10 FIFO的流量控製方式和其他 117
第7章 存儲器 120
7．1 SRAM的基本原理 120
7．2 同步SRAM 123
7．3 存儲器編譯器 124
7．4 存儲器內建自測試 125
7．5 多端口SRAM 127
7．6 SRAM行為模型 129
7．7 SRAM軟錯誤 132
7．8 TCAM 133
7．9 DRAM 136
7．9．1 DRAM存儲單元 136
7．9．2 SDRAM基本架構 137
7．9．3 SDRAM的控製信號 138
7．9．4 SDRAM時序參數 140
7．9．5 SDRAM控製器 142
第8章 係統總綫和芯片總綫 144
8．1 係統芯片和總綫 144
8．2 總綫的層次架構 146
8．3 總綫的拓撲結構 148
8．4 APB總綫 149
8．5 AHB總綫 151
8．6 WISHBONE總綫 153
8．7 AXI總綫 155
8．8 總綫寄存器層 158
8．8．1 PIO和DMA 158
8．8．2 數據的大小端順序 159
8．8．3 被控寄存器的種類 161
8．8．4 直接地址和間接地址 162
8．9 JTAG接口 162
8．10 I2C總綫 166
8．11 PCI 168
8．11．1 PCI總綫的基本結構 168
8．11．2 PCI功能塊的配置 170
8．11．3 PCI的總綫事務 171
8．11．4 CPU中斷 172
8．12 PCI Express 174
8．12．1 PCIe總綫的基本結構 174
8．12．2 PCIe總綫的軟件兼容性 174
8．12．3 PCIe交換器 175
8．12．4 PCIe總綫的通信協議 176
第9章 視頻流媒體轉換器 178
9．1 Vimer的架構 178
9．2 視頻預處理 179
9．3 離散餘弦變換 181
9．4 量子化和可變長編碼 183
9．5 MPEG和RTP編碼器 184
9．6 網絡包緩存 185
9．7 以太網接入控製 185
9．8 Vimer芯片的內核和外圍 186
9．9 邏輯仿真和硬件仿真 188
附錄A 擴展漢明檢錯糾錯碼 189
A．1 存儲器檢錯糾錯的基本流程 189
A．2 二元域分組碼 190
A．3 綫性分組碼和生成矩陣 190
A．4 使用逆嚮行和列順序的生成矩陣 190
A．5 漢明距離和最小距離 191
A．6 差錯癥狀和ECC解碼 191
A．7 漢明碼及其生成矩陣 192
A．8 擴展漢明碼 193
A．9 擴展漢明碼的應用程序 194
附錄B 循環冗餘校驗碼 195
B．1 多項式碼 195
B．2 循環碼 196
B．3 係統多項式碼 197
B．4 短縮循環碼 197
B．5 綫性反饋移位寄存器 198
B．6 係統多項式碼的並行運算 200
附錄C 使用開源軟件的邏輯設計和仿真環境 203
C．1 Cygwin 203
C．2 文本編輯器 205
C．3 Verilog語言模式 205
C．4 Icarus Verilog和GTKWave 207
C．5 腳本語言 208
參考文獻 210

前言/序言

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