具體描述
基本信息
書名：EDA技術及數字係統的應用
定價：55.00元
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：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.4kg
編輯推薦
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
“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*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
作者介紹
文摘
序言
EDA技術與數字係統設計：原理、實踐與前沿 概述 在當今信息技術飛速發展的時代，數字係統的設計與實現扮演著至關重要的角色。從微處理器到嵌入式係統，從通信設備到人工智能硬件，無不依賴於高效、靈活且可定製的數字電路。EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）技術的齣現，極大地革新瞭數字係統的設計流程，將原本復雜、耗時的人工設計轉化為高度自動化的軟件驅動過程。本書旨在深入探討EDA技術的原理，揭示其在現代數字係統設計中的核心作用，並通過豐富的實例，引導讀者掌握數字係統的設計、驗證與實現方法。 第一部分：EDA技術基礎與核心概念 本部分將為您構建紮實的EDA技術理論基礎。我們將從數字係統設計的演進曆程齣發，闡述為何EDA技術成為不可或缺的工具。 數字係統設計的挑戰與EDA的應運而生：深入分析傳統數字電路設計在復雜性、驗證難度、上市時間等方麵的挑戰，引齣EDA技術作為解決這些挑戰的關鍵。 EDA工具鏈的構成與工作流程：詳細介紹EDA工具鏈的各個環節，包括： HDL（Hardware Description Language，硬件描述語言）：深入剖析Verilog和VHDL等主流HDL語言的語法、特性和在數字係統建模中的應用。重點講解如何使用HDL描述組閤邏輯和時序邏輯，以及如何進行行為級、寄存器傳輸級（RTL）和門級的設計。 綜閤（Synthesis）：闡釋綜閤的本質，即如何將抽象的HDL描述轉化為門級網錶。重點介紹綜閤過程中涉及的邏輯優化、資源分配、時序約束等關鍵概念，以及不同綜閤工具的原理和使用技巧。 布局布綫（Place and Route）：詳細講解物理實現過程，包括單元的放置（Placement）和信號綫的連接（Routing）。深入探討影響布綫效率和時序性能的關鍵因素，如單元庫、設計規則、時鍾樹綜閤（CTS）等。 靜態時序分析（STA）：講解STA的原理和重要性，以及如何通過STA來檢查設計的時序裕量，確保設計在目標時鍾頻率下可靠工作。我們將介紹建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）等基本概念，以及時序約束的編寫方法。 形式驗證（Formal Verification）：介紹形式驗證技術，如等價性檢查（Equivalence Checking）和模型檢測（Model Checking），它們如何提供比仿真更強大的驗證能力，從而提高設計的正確性。 仿真（Simulation）：迴顧和深入講解仿真在設計驗證中的作用，包括功能仿真、門級仿真等。我們將討論測試平颱的構建，以及如何編寫有效的測試嚮量來覆蓋設計的功能。 EDA工具的商業與開源生態：介紹當前主流的EDA商業工具廠商（如Cadence, Synopsys, Mentor Graphics）及其提供的解決方案，同時探討開源EDA工具的發展現狀與潛力。 第二部分：數字係統設計實踐與核心模塊 本部分將理論與實踐相結閤，通過具體的數字係統設計實例，讓讀者深入理解EDA技術在實際項目中的應用。 組閤邏輯設計： 基本邏輯門電路：如何使用HDL描述AND, OR, NOT, XOR等基本邏輯門。 組閤邏輯模塊：設計和實現常見組閤邏輯模塊，如編碼器（Encoder）、譯碼器（Decoder）、多路選擇器（Multiplexer, MUX）、數據選擇器（Demultiplexer, DEMUX）、加法器（Adder）、減法器（Subtractor）和比較器（Comparator）等。我們將重點分析這些模塊的設計思路、HDL實現以及仿真驗證。 時序邏輯設計： 觸發器（Flip-Flops）：深入講解D觸發器、JK觸發器、T觸發器等基本時序單元的工作原理，以及在HDL中的建模方式。 寄存器（Registers）：設計和實現移位寄存器、並行加載寄存器等。 計數器（Counters）：實現同步計數器、異步計數器、可預置計數器、可復位計數器等。我們將重點關注計數器的狀態機設計與實現。 有限狀態機（FSM）：詳細講解Moore FSM和Mealy FSM的設計方法。通過具體實例，如交通燈控製器、握手協議控製器等，演示如何利用HDL描述和實現狀態機，並進行仿真驗證。 存儲器結構與接口： RAM（Random Access Memory）：講解靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）的基本結構和工作原理。 ROM（Read Only Memory）：介紹PROM, EPROM, EEPROM等不同類型的ROM。 存儲器接口設計：如何設計和實現與存儲器的接口邏輯，包括地址譯碼、讀寫控製等。 數據通路與控製器設計： 數據通路（Datapath）：如何設計和連接執行算術邏輯運算、數據移動等操作的功能單元。 控製器（Controller）：設計和實現控製數據通路操作的時序邏輯。我們將通過一個簡單的CPU數據通路與控製器的設計實例，來綜閤運用所學的知識。 中斷與異常處理： 中斷機製：講解中斷的産生、識彆、響應和返迴過程。 中斷控製器設計：實現簡單的中斷控製器，用於管理多個中斷源。 片上係統（SoC）設計基礎： 總綫接口：介紹AXI, AHB等常見的片上總綫協議。 IP核集成：講解如何將現有的IP核（如處理器核、外設接口）集成到SoC中。 簡單的SoC架構：設計一個包含CPU、內存控製器、基本外設的簡單SoC係統。 第三部分：高級EDA技術與前沿應用 本部分將視角提升至更宏觀的層麵，探討EDA技術在復雜數字係統設計中的高級應用，以及麵嚮未來的發展趨勢。 高性能與低功耗設計： 時序收斂（Timing Closure）：深入分析影響時序收斂的各種因素，並介紹高級的時序優化技術，如時鍾門控（Clock Gating）、多電壓域（Multi-Voltage Domain）、電源管理（Power Management）等。 功耗優化：講解低功耗設計策略，包括動態功耗和靜態功耗的分析與優化方法。 驗證方法學與高級驗證技術： UVM（Universal Verification Methodology）：詳細介紹UVM作為行業標準的驗證方法學，包括其核心組件（如sequence, driver, monitor, predictor, scoreboard）和驗證環境的搭建。 約束隨機測試（Constrained-Random Testing）：講解如何通過約束隨機測試來發現設計中的隱藏bug。 斷言（Assertions）：介紹SVA（SystemVerilog Assertions）等斷言機製，如何在設計中嵌入屬性檢查，以提高驗證的效率和完備性。 覆蓋率（Coverage）：講解不同類型的覆蓋率（功能覆蓋率、代碼覆蓋率、屬性覆蓋率），以及如何度量和提升設計驗證的完備性。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）設計流程： FPGA架構與原理：介紹FPGA的基本結構，如LUT（Look-Up Table）、CLB（Configurable Logic Block）、DSP Slice、Block RAM等。 FPGA綜閤與實現：講解針對FPGA的綜閤、布局布綫流程，以及如何優化設計以適應FPGA的資源和時序特性。 FPGA應用實例：展示FPGA在通信、計算、嵌入式等領域的典型應用。 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）設計流程： ASIC設計流程概述：與FPGA設計流程進行對比，重點講解ASIC設計特有的物理實現階段。 後端設計：深入瞭解版圖設計、物理驗證（DRC, LVS）等環節。 新興EDA技術與應用： 高層次綜閤（High-Level Synthesis, HLS）：介紹如何從C/C++/SystemC等高級語言直接生成RTL代碼，從而加速設計進程。 軟硬件協同設計：探討軟硬件如何協同進行設計與驗證，以及相關的工具和方法。 機器學習在EDA中的應用：展望人工智能技術在優化、驗證、測試等EDA環節中的潛力。 RISC-V架構與EDA：介紹RISC-V開源指令集架構，以及其在EDA領域的推廣與應用。 總結 本書力求為讀者提供一個全麵、深入的EDA技術與數字係統設計指南。通過對原理的透徹講解、對實踐的細緻分析，以及對前沿技術的展望，希望能夠幫助讀者掌握數字係統設計的核心技能，應對日益復雜的工程挑戰，並為未來的技術創新打下堅實的基礎。無論您是初學者還是有經驗的工程師，都能從中獲得寶貴的知識和啓發。
