具体描述
基本信息
书名：EDA技术及数字系统的应用
定价：55.00元
作者：包明,曹阳
出版社：北京大学出版社
出版日期：2014-02-01
ISBN：9787301238776
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
编辑推荐
本书可作为电子、通信、计算机、自动化等专业的教材，也可供相关技术人员参考使用。
内容提要
“EDA技术”课程受益面很宽，又是一门发展迅速、工程性强、须紧密结合技术发展前沿的现代电子设计技术课程。
本书作者给出了FPGA的一些设计技巧和实用设计方法，以及FPGA综合设计实例。通过本书的学习，可以使学生能够掌握常用的EDA开发软件,及时将学科的*成果引入教学中，将HDL硬件描述语言设计方法和FPGA的开发技术及符合工程规范的系统设计技术有机地融合在一起，强调理论和实际的联系，培养学生的创新能力和实验动手能力。本书可作为电子、通信、计算机、自动化等专业的教材，也可供相关技术人员参考使用。
目录
作者介绍
文摘
序言
EDA技术与数字系统设计：原理、实践与前沿 概述 在当今信息技术飞速发展的时代，数字系统的设计与实现扮演着至关重要的角色。从微处理器到嵌入式系统，从通信设备到人工智能硬件，无不依赖于高效、灵活且可定制的数字电路。EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术的出现，极大地革新了数字系统的设计流程，将原本复杂、耗时的人工设计转化为高度自动化的软件驱动过程。本书旨在深入探讨EDA技术的原理，揭示其在现代数字系统设计中的核心作用，并通过丰富的实例，引导读者掌握数字系统的设计、验证与实现方法。 第一部分：EDA技术基础与核心概念 本部分将为您构建扎实的EDA技术理论基础。我们将从数字系统设计的演进历程出发，阐述为何EDA技术成为不可或缺的工具。 数字系统设计的挑战与EDA的应运而生：深入分析传统数字电路设计在复杂性、验证难度、上市时间等方面的挑战，引出EDA技术作为解决这些挑战的关键。 EDA工具链的构成与工作流程：详细介绍EDA工具链的各个环节，包括： HDL（Hardware Description Language，硬件描述语言）：深入剖析Verilog和VHDL等主流HDL语言的语法、特性和在数字系统建模中的应用。重点讲解如何使用HDL描述组合逻辑和时序逻辑，以及如何进行行为级、寄存器传输级（RTL）和门级的设计。 综合（Synthesis）：阐释综合的本质，即如何将抽象的HDL描述转化为门级网表。重点介绍综合过程中涉及的逻辑优化、资源分配、时序约束等关键概念，以及不同综合工具的原理和使用技巧。 布局布线（Place and Route）：详细讲解物理实现过程，包括单元的放置（Placement）和信号线的连接（Routing）。深入探讨影响布线效率和时序性能的关键因素，如单元库、设计规则、时钟树综合（CTS）等。 静态时序分析（STA）：讲解STA的原理和重要性，以及如何通过STA来检查设计的时序裕量，确保设计在目标时钟频率下可靠工作。我们将介绍建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）等基本概念，以及时序约束的编写方法。 形式验证（Formal Verification）：介绍形式验证技术，如等价性检查（Equivalence Checking）和模型检测（Model Checking），它们如何提供比仿真更强大的验证能力，从而提高设计的正确性。 仿真（Simulation）：回顾和深入讲解仿真在设计验证中的作用，包括功能仿真、门级仿真等。我们将讨论测试平台的构建，以及如何编写有效的测试向量来覆盖设计的功能。 EDA工具的商业与开源生态：介绍当前主流的EDA商业工具厂商（如Cadence, Synopsys, Mentor Graphics）及其提供的解决方案，同时探讨开源EDA工具的发展现状与潜力。 第二部分：数字系统设计实践与核心模块 本部分将理论与实践相结合，通过具体的数字系统设计实例，让读者深入理解EDA技术在实际项目中的应用。 组合逻辑设计： 基本逻辑门电路：如何使用HDL描述AND, OR, NOT, XOR等基本逻辑门。 组合逻辑模块：设计和实现常见组合逻辑模块，如编码器（Encoder）、译码器（Decoder）、多路选择器（Multiplexer, MUX）、数据选择器（Demultiplexer, DEMUX）、加法器（Adder）、减法器（Subtractor）和比较器（Comparator）等。我们将重点分析这些模块的设计思路、HDL实现以及仿真验证。 时序逻辑设计： 触发器（Flip-Flops）：深入讲解D触发器、JK触发器、T触发器等基本时序单元的工作原理，以及在HDL中的建模方式。 寄存器（Registers）：设计和实现移位寄存器、并行加载寄存器等。 计数器（Counters）：实现同步计数器、异步计数器、可预置计数器、可复位计数器等。我们将重点关注计数器的状态机设计与实现。 有限状态机（FSM）：详细讲解Moore FSM和Mealy FSM的设计方法。通过具体实例，如交通灯控制器、握手协议控制器等，演示如何利用HDL描述和实现状态机，并进行仿真验证。 存储器结构与接口： RAM（Random Access Memory）：讲解静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的基本结构和工作原理。 ROM（Read Only Memory）：介绍PROM, EPROM, EEPROM等不同类型的ROM。 存储器接口设计：如何设计和实现与存储器的接口逻辑，包括地址译码、读写控制等。 数据通路与控制器设计： 数据通路（Datapath）：如何设计和连接执行算术逻辑运算、数据移动等操作的功能单元。 控制器（Controller）：设计和实现控制数据通路操作的时序逻辑。我们将通过一个简单的CPU数据通路与控制器的设计实例，来综合运用所学的知识。 中断与异常处理： 中断机制：讲解中断的产生、识别、响应和返回过程。 中断控制器设计：实现简单的中断控制器，用于管理多个中断源。 片上系统（SoC）设计基础： 总线接口：介绍AXI, AHB等常见的片上总线协议。 IP核集成：讲解如何将现有的IP核（如处理器核、外设接口）集成到SoC中。 简单的SoC架构：设计一个包含CPU、内存控制器、基本外设的简单SoC系统。 第三部分：高级EDA技术与前沿应用 本部分将视角提升至更宏观的层面，探讨EDA技术在复杂数字系统设计中的高级应用，以及面向未来的发展趋势。 高性能与低功耗设计： 时序收敛（Timing Closure）：深入分析影响时序收敛的各种因素，并介绍高级的时序优化技术，如时钟门控（Clock Gating）、多电压域（Multi-Voltage Domain）、电源管理（Power Management）等。 功耗优化：讲解低功耗设计策略，包括动态功耗和静态功耗的分析与优化方法。 验证方法学与高级验证技术： UVM（Universal Verification Methodology）：详细介绍UVM作为行业标准的验证方法学，包括其核心组件（如sequence, driver, monitor, predictor, scoreboard）和验证环境的搭建。 约束随机测试（Constrained-Random Testing）：讲解如何通过约束随机测试来发现设计中的隐藏bug。 断言（Assertions）：介绍SVA（SystemVerilog Assertions）等断言机制，如何在设计中嵌入属性检查，以提高验证的效率和完备性。 覆盖率（Coverage）：讲解不同类型的覆盖率（功能覆盖率、代码覆盖率、属性覆盖率），以及如何度量和提升设计验证的完备性。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计流程： FPGA架构与原理：介绍FPGA的基本结构，如LUT（Look-Up Table）、CLB（Configurable Logic Block）、DSP Slice、Block RAM等。 FPGA综合与实现：讲解针对FPGA的综合、布局布线流程，以及如何优化设计以适应FPGA的资源和时序特性。 FPGA应用实例：展示FPGA在通信、计算、嵌入式等领域的典型应用。 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）设计流程： ASIC设计流程概述：与FPGA设计流程进行对比，重点讲解ASIC设计特有的物理实现阶段。 后端设计：深入了解版图设计、物理验证（DRC, LVS）等环节。 新兴EDA技术与应用： 高层次综合（High-Level Synthesis, HLS）：介绍如何从C/C++/SystemC等高级语言直接生成RTL代码，从而加速设计进程。 软硬件协同设计：探讨软硬件如何协同进行设计与验证，以及相关的工具和方法。 机器学习在EDA中的应用：展望人工智能技术在优化、验证、测试等EDA环节中的潜力。 RISC-V架构与EDA：介绍RISC-V开源指令集架构，以及其在EDA领域的推广与应用。 总结 本书力求为读者提供一个全面、深入的EDA技术与数字系统设计指南。通过对原理的透彻讲解、对实践的细致分析，以及对前沿技术的展望，希望能够帮助读者掌握数字系统设计的核心技能，应对日益复杂的工程挑战，并为未来的技术创新打下坚实的基础。无论您是初学者还是有经验的工程师，都能从中获得宝贵的知识和启发。
