低功耗处理器及片上系统设计 9787030342812 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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瑞士Christian Piguet 著

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店铺： 广影图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030342812

商品编码：29658017888

包装：平装

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名:低功耗处理器及片上系统设计

定价：63.00元

售价：42.8元,便宜20.2元,折扣67

作者:(瑞士)Christian Piguet

出版社：科学出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787030342812

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

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内容提要

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本书着重叙述低功耗电路设计，部分概述低功耗电子技术和深亚微米下体硅SOI技术的进展、CMOS纳米技术中的漏电流及光互连技术等；第2部分阐述深亚微米设计模型、低功耗标准单元、低功耗超高速动态逻辑与运算电路，以及在结构、电路、器件的各个层面上的低功耗设计技术；第3部分主要针对CAD设计工具及低功耗设计流程进行阐述。本书的内容来自低功耗集成电路设计领域三十多位学者和专家的具体实践，包括学术界与工业界多年来的研究设计成果与经验，所介绍的技术可以直接应用于产品设计。
本书可以作为微电子、电子科学与技术、集成电路等领域的研发、设计人员及工科院校相关专业师生的实用参考资料。

目录

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作者介绍

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〔瑞士〕Christian Piguet

文摘

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序言

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探索微观世界的无限可能：一场关于高效计算与集成创新的深度旅程 在当今科技飞速发展的浪潮中，信息处理的效率与能耗的平衡，已成为衡量电子系统优劣的关键指标。无论是 ubiquitous（无处不在）的智能手机，还是驱动未来物联网（IoT）设备的微型传感器，亦或是承载海量数据的高性能计算集群，其核心都离不开对计算能量的精妙掌控。正是基于这样的时代背景，我们在此为您呈现一部深入浅出的著作，它将引领您踏上一场关于“低功耗处理器及片上系统设计”的探索之旅，揭示如何在微观层面实现计算能力的跃升，同时大幅降低能源消耗。 为何低功耗与片上系统设计如此重要？ 想象一下，您的智能手机如果每隔几个小时就需要充电，或者一个物联网设备频繁更换电池，其便捷性和实用性将大打折扣。低功耗设计不仅仅是为了延长设备的续航时间，更是为了在有限的能源供给下，最大化设备的性能和功能。特别是在电池供电的便携式设备、无线传感器网络、可穿戴设备乃至医疗植入式设备等领域，低功耗已成为生存和发展的命脉。 而“片上系统”（System-on-Chip, SoC）的概念，则将处理器、内存、接口控制器、专用加速器等众多功能模块，集成在一块单一的硅片上。这种高度集成化不仅极大地减小了设备的体积，降低了制造成本，更重要的是，通过优化模块间的通信和数据流，显著提升了整体的运行效率和响应速度。然而，集成度的提升也带来了新的挑战，例如功耗密度增加、信号干扰、热管理等问题，这使得低功耗设计在片上系统设计中扮演着至关重要的角色。 本书将带您深入哪些核心领域？ 这部著作并非泛泛而谈，而是以严谨的学术态度和深刻的工程洞察，剖析了低功耗处理器及片上系统设计的方方面面。它将带领读者从理论到实践，从基础到前沿，全面理解这一领域的精髓。 一、 处理器架构与功耗优化： 指令集架构（ISA）的功耗考量： 不同的指令集架构在执行相同任务时，其对能源的需求可能存在显著差异。本书将探讨如何选择或设计具有能效优势的指令集，例如RISC-V等精简指令集，以及如何通过指令的编码效率和执行路径优化来降低功耗。 流水线与并行性的权衡： 流水线技术可以提高指令吞吐量，但同时也可能增加硬件复杂度和功耗。本书将深入分析不同流水线深度、超标量、乱序执行等技术在功耗与性能之间的权衡，以及如何根据应用需求进行取舍。 缓存与内存层次结构的设计： 缓存是提升处理器性能的关键，但其本身也是重要的功耗来源。本书将详细阐述各种缓存策略（如写策略、替换策略），以及如何通过优化缓存大小、关联度、预取机制等来降低缓存的能耗。同时，也将探讨多级内存层次结构的设计，如何在不同速度、功耗的存储器之间进行有效管理。 动态电压与频率调整（DVFS）： DVFS技术是实现运行时功耗动态管理的核心。本书将深入讲解DVFS的工作原理，包括如何根据当前任务负载、温度等信息，实时调整处理器的工作电压和频率，以达到功耗和性能的最佳平衡。 时钟门控与电源门控： 通过精细的电源管理，在不需要时关闭部分电路的时钟信号（时钟门控）或切断其电源（电源门控），是降低静态功耗和动态功耗的有效手段。本书将阐述这些技术的实现方法和在不同设计阶段的应用。 二、 片上系统（SoC）集成与功耗管理： 模块化设计与功耗建模： 片上系统由众多功能模块组成，如CPU核心、GPU、DSP、DSP（数字信号处理器）、NPU（神经网络处理器）、内存控制器、IO接口等。本书将介绍如何进行模块化的SoC设计，并重点讲解如何对各个模块进行功耗建模，以便在设计初期就对整体功耗进行预估和控制。 互连总线与片上网络（NoC）的功耗优化： 模块之间的通信是SoC设计中的重要环节。本书将分析传统总线结构的功耗特性，并重点介绍片上网络（NoC）技术，包括路由算法、拓扑结构等，如何在提高通信效率的同时，有效管理和降低通信功耗。 专用硬件加速器的设计： 为了在特定应用领域（如图像处理、机器学习、加密解密）实现极致的能效比，专用硬件加速器应运而生。本书将探讨如何设计这些高度优化的硬件模块，例如DSP、GPU、FPGA，以及如何将其与通用处理器无缝集成，共同完成任务，从而大幅降低整体功耗。 低功耗接口设计： 外围设备的接口（如USB、SDIO、MIPI）也是功耗的重要消耗者。本书将介绍各种低功耗接口的设计理念和实现技术，包括时钟频率控制、数据传输协议优化等。 电源管理单元（PMU）与功耗域划分： PMU是SoC中负责全局电源管理的“大脑”。本书将深入探讨PMU的设计，包括如何对SoC进行细粒度的功耗域划分，以及如何通过PMU来协调和控制各个功耗域的电源状态。 三、 低功耗设计方法学与工具： 自顶向下与自底向上的设计流程： 本书将介绍从高层次系统规格到低层次电路实现的全流程设计方法，重点关注如何在每个设计阶段融入功耗优化的理念。 行为级、寄存器传输级（RTL）与门级功耗分析： 功耗分析贯穿于整个设计周期。本书将讲解如何在不同抽象层次上进行功耗分析，并介绍相关的EDA（Electronic Design Automation）工具和技术。 静态时序分析（STA）与功耗分析的结合： 时序约束和功耗优化是相互关联的。本书将探讨如何将两者有机结合，在满足时序要求的同时，实现功耗的最小化。 低功耗设计验证与测试： 即使设计阶段进行了充分的功耗优化，验证和测试仍然是确保最终产品功耗达标的关键。本书将介绍相应的验证方法和测试策略。 四、 新兴技术与未来趋势： 近阈值电压（Near-Threshold Voltage, NTV）计算： 在接近晶体管的开启阈值电压下工作，可以大幅降低动态功耗，但同时也面临性能下降和可靠性挑战。本书将探讨NTV计算的潜力和相关技术。 反向偏置（Reverse Body Biasing）技术： 通过改变体区电压来调节晶体管的阈值电压，从而在需要时提高性能，在不需要时降低漏电流。 多核处理器与功耗协同： 如何在高密度多核处理器中实现高效的功耗管理，包括任务调度、核心协同休眠等。 基于AI的功耗优化： 探讨如何利用人工智能和机器学习技术，更智能地预测和管理SoC的功耗。 谁将受益于本书？ 无论您是正在学习集成电路设计、嵌入式系统开发的高校学生，还是致力于开发新一代高性能、低功耗电子产品的工程师，抑或是对微电子技术前沿充满好奇的技术爱好者，本书都将为您提供宝贵的知识和深刻的见解。它将帮助您： 建立扎实的理论基础： 深入理解低功耗设计和片上系统集成的基本原理。 掌握实用的设计技巧： 学习如何在实际设计中运用各种功耗优化技术。 开阔技术视野： 了解当前和未来在低功耗处理器和片上系统设计领域的热点和发展趋势。 提升职业竞争力： 在日益激烈的技术竞争中，掌握这一关键技能将使您脱颖而出。 结论： 在数字时代，能源效率已不再是锦上添花，而是决定电子产品成败的关键要素。本书的问世，恰逢其时，它以其系统性、前瞻性、以及对技术细节的深度挖掘，为读者提供了一条通往高效计算与集成创新的清晰路径。我们相信，通过对书中内容的深入学习和实践，您将能够更好地理解微观世界中计算能量的奥秘，并为设计出更智能、更节能、更具竞争力的未来电子产品贡献力量。这是一次关于效率与智慧的深入对话，期待您加入这场激动人心的探索之旅！

评分☆☆☆☆☆

初次接触这类前沿技术书籍，最怕的就是晦涩难懂，生怕自己被那些深奥的术语和公式彻底击垮。然而，这本书的行文风格却出奇地平易近人，尽管主题宏大，但作者似乎总能找到一种巧妙的方式，将复杂的概念层层剥开，就像剥洋葱一样，让你在清晰的逻辑引导下，逐步掌握核心要义。我尤其欣赏其中对设计哲学和权衡取舍的探讨，这不仅仅是罗列技术规格，更像是与一位经验丰富的前辈在进行深入的对话。他没有简单地给出“是什么”，而是细致地阐述了“为什么会这样设计”，以及在实际应用中，不同的设计选择会带来怎样的连锁反应。这种深度剖析，对于真正想成为一个设计者的我来说，无疑是无价之宝。它教会我的，不仅仅是知识本身，更是一种思考问题和解决问题的系统性方法论，这是任何在线教程都难以比拟的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分，可以说是一大亮点，它极大地增强了理论知识的实践可操作性。我过去在学习相关技术时，总是感觉理论和实际操作之间存在着一道难以逾越的鸿沟，很多时候，即使记住了公式，面对真实的芯片规格或系统需求时，依然感到束手无策。这本书却通过大量贴近工业界实际场景的例子，将抽象的算法和架构具体化了。比如，当谈到某个特定的电源管理单元（PMU）设计时，作者会立刻引用一个具体的应用场景，说明在电池寿命和实时性之间如何进行微妙的平衡。这种接地气的讲解方式，让原本冰冷的技术细节立刻变得生动起来，也让我真切地体会到，书本上的每一个公式推导背后，都凝结着无数次的迭代和优化。对于我们这些立志于从事嵌入式或ASIC设计的人来说，这种“看得见摸得着”的知识传授，无疑是学习效率的倍增器。

评分☆☆☆☆☆

从目录结构来看，这本书的编排逻辑体现了极高的专业水准。它并非简单地按照时间线或技术演进顺序来组织内容，而是构建了一个清晰的、由宏观到微观的知识金字塔。开篇的系统概述为读者打下了坚实的理论基础，然后逐步深入到各个关键模块的细节设计，最后可能还会涉及验证和测试的环节。这种层层递进的结构，非常有利于读者建立起一个完整的认知地图。我特别留意到，作者在不同章节之间的衔接处理得非常流畅自然，很少有生硬的跳转，这使得读者在阅读过程中，能够始终保持心流状态，不容易产生迷失感。这种结构上的匠心独运，本身就是对读者时间的一种尊重，它确保了阅读的每一步都是在为构建更完整的知识体系添砖加瓦，而非孤立地学习碎片化的知识点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，那种简洁而又不失专业感的设计风格，仿佛预示着内容本身的严谨和深度。我初次翻阅时，就被那种扑面而来的技术气息所吸引，纸张的质感也十分考究，拿在手里沉甸甸的，让人感到这绝对是一本经过精心打磨的专业著作。特别是扉页上那些复杂的电路图和系统架构示意，虽然我还没有完全深入阅读，但仅仅是浏览，就已经能感受到作者在构建这个知识体系时所花费的心血。我个人对电子工程领域一直抱有极大的热情，也尝试过阅读一些入门级的教材，但总觉得在深入性和前瞻性上有所欠缺。这本书的气场明显不同，它不是那种浮于表面的讲解，而是直指核心，让人觉得这是一本可以伴随职业生涯成长的工具书。我期待着它能系统地梳理和解析那些我一直感觉模糊不清的概念，真正帮助我搭建起一个坚实而可靠的知识框架。这本书的装帧和整体呈现，无疑为后续的阅读体验定下了一个极高的基调，让人迫不及待地想一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一个对技术书籍的“手感”非常挑剔的人，很多专业书籍虽然内容扎实，但排版和字体选择让人读起来非常吃力，时间一长眼睛就容易疲劳。这本书在这方面做得非常出色，它的字体选择兼顾了清晰度和科技感，行距和段落的留白处理得恰到好处，即使是面对大段的技术论述，阅读体验依然保持在一个非常舒适的区间。这表明出版方和作者在最终呈现环节也投入了极大的关注。此外，书中穿插的插图和图表质量非常高，线条清晰，标签明确，这在理解复杂数据流和信号处理路径时，起到了不可替代的辅助作用。总而言之，这是一本在内容深度、逻辑构建和最终的物理呈现上，都达到了高水准的著作，让人从翻开到合上的每一刻，都能感受到它的专业价值。