低功耗處理器及片上係統設計 9787030342812 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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瑞士Christian Piguet 著

圖書標籤:

• 低功耗
• 處理器
• 片上係統
• SoC
• 嵌入式係統
• VLSI
• 數字電路
• 集成電路
• 電子工程
• 計算機硬件

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030342812

商品編碼：29658017888

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

基本信息

書名:低功耗處理器及片上係統設計

定價：63.00元

售價：42.8元,便宜20.2元,摺扣67

作者:(瑞士)Christian Piguet

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2012-07-01

ISBN：9787030342812

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

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內容提要

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本書著重敘述低功耗電路設計，部分概述低功耗電子技術和深亞微米下體矽SOI技術的進展、CMOS納米技術中的漏電流及光互連技術等；第2部分闡述深亞微米設計模型、低功耗標準單元、低功耗超高速動態邏輯與運算電路，以及在結構、電路、器件的各個層麵上的低功耗設計技術；第3部分主要針對CAD設計工具及低功耗設計流程進行闡述。本書的內容來自低功耗集成電路設計領域三十多位學者和專傢的具體實踐，包括學術界與工業界多年來的研究設計成果與經驗，所介紹的技術可以直接應用於産品設計。
本書可以作為微電子、電子科學與技術、集成電路等領域的研發、設計人員及工科院校相關專業師生的實用參考資料。

目錄

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作者介紹

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〔瑞士〕Christian Piguet

文摘

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序言

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探索微觀世界的無限可能：一場關於高效計算與集成創新的深度旅程 在當今科技飛速發展的浪潮中，信息處理的效率與能耗的平衡，已成為衡量電子係統優劣的關鍵指標。無論是 ubiquitous（無處不在）的智能手機，還是驅動未來物聯網（IoT）設備的微型傳感器，亦或是承載海量數據的高性能計算集群，其核心都離不開對計算能量的精妙掌控。正是基於這樣的時代背景，我們在此為您呈現一部深入淺齣的著作，它將引領您踏上一場關於“低功耗處理器及片上係統設計”的探索之旅，揭示如何在微觀層麵實現計算能力的躍升，同時大幅降低能源消耗。 為何低功耗與片上係統設計如此重要？ 想象一下，您的智能手機如果每隔幾個小時就需要充電，或者一個物聯網設備頻繁更換電池，其便捷性和實用性將大打摺扣。低功耗設計不僅僅是為瞭延長設備的續航時間，更是為瞭在有限的能源供給下，最大化設備的性能和功能。特彆是在電池供電的便攜式設備、無綫傳感器網絡、可穿戴設備乃至醫療植入式設備等領域，低功耗已成為生存和發展的命脈。 而“片上係統”（System-on-Chip, SoC）的概念，則將處理器、內存、接口控製器、專用加速器等眾多功能模塊，集成在一塊單一的矽片上。這種高度集成化不僅極大地減小瞭設備的體積，降低瞭製造成本，更重要的是，通過優化模塊間的通信和數據流，顯著提升瞭整體的運行效率和響應速度。然而，集成度的提升也帶來瞭新的挑戰，例如功耗密度增加、信號乾擾、熱管理等問題，這使得低功耗設計在片上係統設計中扮演著至關重要的角色。 本書將帶您深入哪些核心領域？ 這部著作並非泛泛而談，而是以嚴謹的學術態度和深刻的工程洞察，剖析瞭低功耗處理器及片上係統設計的方方麵麵。它將帶領讀者從理論到實踐，從基礎到前沿，全麵理解這一領域的精髓。 一、 處理器架構與功耗優化： 指令集架構（ISA）的功耗考量： 不同的指令集架構在執行相同任務時，其對能源的需求可能存在顯著差異。本書將探討如何選擇或設計具有能效優勢的指令集，例如RISC-V等精簡指令集，以及如何通過指令的編碼效率和執行路徑優化來降低功耗。 流水綫與並行性的權衡： 流水綫技術可以提高指令吞吐量，但同時也可能增加硬件復雜度和功耗。本書將深入分析不同流水綫深度、超標量、亂序執行等技術在功耗與性能之間的權衡，以及如何根據應用需求進行取捨。 緩存與內存層次結構的設計： 緩存是提升處理器性能的關鍵，但其本身也是重要的功耗來源。本書將詳細闡述各種緩存策略（如寫策略、替換策略），以及如何通過優化緩存大小、關聯度、預取機製等來降低緩存的能耗。同時，也將探討多級內存層次結構的設計，如何在不同速度、功耗的存儲器之間進行有效管理。 動態電壓與頻率調整（DVFS）： DVFS技術是實現運行時功耗動態管理的核心。本書將深入講解DVFS的工作原理，包括如何根據當前任務負載、溫度等信息，實時調整處理器的工作電壓和頻率，以達到功耗和性能的最佳平衡。 時鍾門控與電源門控： 通過精細的電源管理，在不需要時關閉部分電路的時鍾信號（時鍾門控）或切斷其電源（電源門控），是降低靜態功耗和動態功耗的有效手段。本書將闡述這些技術的實現方法和在不同設計階段的應用。 二、 片上係統（SoC）集成與功耗管理： 模塊化設計與功耗建模： 片上係統由眾多功能模塊組成，如CPU核心、GPU、DSP、DSP（數字信號處理器）、NPU（神經網絡處理器）、內存控製器、IO接口等。本書將介紹如何進行模塊化的SoC設計，並重點講解如何對各個模塊進行功耗建模，以便在設計初期就對整體功耗進行預估和控製。 互連總綫與片上網絡（NoC）的功耗優化： 模塊之間的通信是SoC設計中的重要環節。本書將分析傳統總綫結構的功耗特性，並重點介紹片上網絡（NoC）技術，包括路由算法、拓撲結構等，如何在提高通信效率的同時，有效管理和降低通信功耗。 專用硬件加速器的設計： 為瞭在特定應用領域（如圖像處理、機器學習、加密解密）實現極緻的能效比，專用硬件加速器應運而生。本書將探討如何設計這些高度優化的硬件模塊，例如DSP、GPU、FPGA，以及如何將其與通用處理器無縫集成，共同完成任務，從而大幅降低整體功耗。 低功耗接口設計： 外圍設備的接口（如USB、SDIO、MIPI）也是功耗的重要消耗者。本書將介紹各種低功耗接口的設計理念和實現技術，包括時鍾頻率控製、數據傳輸協議優化等。 電源管理單元（PMU）與功耗域劃分： PMU是SoC中負責全局電源管理的“大腦”。本書將深入探討PMU的設計，包括如何對SoC進行細粒度的功耗域劃分，以及如何通過PMU來協調和控製各個功耗域的電源狀態。 三、 低功耗設計方法學與工具： 自頂嚮下與自底嚮上的設計流程： 本書將介紹從高層次係統規格到低層次電路實現的全流程設計方法，重點關注如何在每個設計階段融入功耗優化的理念。 行為級、寄存器傳輸級（RTL）與門級功耗分析： 功耗分析貫穿於整個設計周期。本書將講解如何在不同抽象層次上進行功耗分析，並介紹相關的EDA（Electronic Design Automation）工具和技術。 靜態時序分析（STA）與功耗分析的結閤： 時序約束和功耗優化是相互關聯的。本書將探討如何將兩者有機結閤，在滿足時序要求的同時，實現功耗的最小化。 低功耗設計驗證與測試： 即使設計階段進行瞭充分的功耗優化，驗證和測試仍然是確保最終産品功耗達標的關鍵。本書將介紹相應的驗證方法和測試策略。 四、 新興技術與未來趨勢： 近閾值電壓（Near-Threshold Voltage, NTV）計算： 在接近晶體管的開啓閾值電壓下工作，可以大幅降低動態功耗，但同時也麵臨性能下降和可靠性挑戰。本書將探討NTV計算的潛力和相關技術。 反嚮偏置（Reverse Body Biasing）技術： 通過改變體區電壓來調節晶體管的閾值電壓，從而在需要時提高性能，在不需要時降低漏電流。 多核處理器與功耗協同： 如何在高密度多核處理器中實現高效的功耗管理，包括任務調度、核心協同休眠等。 基於AI的功耗優化： 探討如何利用人工智能和機器學習技術，更智能地預測和管理SoC的功耗。 誰將受益於本書？ 無論您是正在學習集成電路設計、嵌入式係統開發的高校學生，還是緻力於開發新一代高性能、低功耗電子産品的工程師，抑或是對微電子技術前沿充滿好奇的技術愛好者，本書都將為您提供寶貴的知識和深刻的見解。它將幫助您： 建立紮實的理論基礎： 深入理解低功耗設計和片上係統集成的基本原理。 掌握實用的設計技巧： 學習如何在實際設計中運用各種功耗優化技術。 開闊技術視野： 瞭解當前和未來在低功耗處理器和片上係統設計領域的熱點和發展趨勢。 提升職業競爭力： 在日益激烈的技術競爭中，掌握這一關鍵技能將使您脫穎而齣。 結論： 在數字時代，能源效率已不再是錦上添花，而是決定電子産品成敗的關鍵要素。本書的問世，恰逢其時，它以其係統性、前瞻性、以及對技術細節的深度挖掘，為讀者提供瞭一條通往高效計算與集成創新的清晰路徑。我們相信，通過對書中內容的深入學習和實踐，您將能夠更好地理解微觀世界中計算能量的奧秘，並為設計齣更智能、更節能、更具競爭力的未來電子産品貢獻力量。這是一次關於效率與智慧的深入對話，期待您加入這場激動人心的探索之旅！

評分☆☆☆☆☆

這本書的案例分析部分，可以說是一大亮點，它極大地增強瞭理論知識的實踐可操作性。我過去在學習相關技術時，總是感覺理論和實際操作之間存在著一道難以逾越的鴻溝，很多時候，即使記住瞭公式，麵對真實的芯片規格或係統需求時，依然感到束手無策。這本書卻通過大量貼近工業界實際場景的例子，將抽象的算法和架構具體化瞭。比如，當談到某個特定的電源管理單元（PMU）設計時，作者會立刻引用一個具體的應用場景，說明在電池壽命和實時性之間如何進行微妙的平衡。這種接地氣的講解方式，讓原本冰冷的技術細節立刻變得生動起來，也讓我真切地體會到，書本上的每一個公式推導背後，都凝結著無數次的迭代和優化。對於我們這些立誌於從事嵌入式或ASIC設計的人來說，這種“看得見摸得著”的知識傳授，無疑是學習效率的倍增器。

評分☆☆☆☆☆

從目錄結構來看，這本書的編排邏輯體現瞭極高的專業水準。它並非簡單地按照時間綫或技術演進順序來組織內容，而是構建瞭一個清晰的、由宏觀到微觀的知識金字塔。開篇的係統概述為讀者打下瞭堅實的理論基礎，然後逐步深入到各個關鍵模塊的細節設計，最後可能還會涉及驗證和測試的環節。這種層層遞進的結構，非常有利於讀者建立起一個完整的認知地圖。我特彆留意到，作者在不同章節之間的銜接處理得非常流暢自然，很少有生硬的跳轉，這使得讀者在閱讀過程中，能夠始終保持心流狀態，不容易産生迷失感。這種結構上的匠心獨運，本身就是對讀者時間的一種尊重，它確保瞭閱讀的每一步都是在為構建更完整的知識體係添磚加瓦，而非孤立地學習碎片化的知識點。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這類前沿技術書籍，最怕的就是晦澀難懂，生怕自己被那些深奧的術語和公式徹底擊垮。然而，這本書的行文風格卻齣奇地平易近人，盡管主題宏大，但作者似乎總能找到一種巧妙的方式，將復雜的概念層層剝開，就像剝洋蔥一樣，讓你在清晰的邏輯引導下，逐步掌握核心要義。我尤其欣賞其中對設計哲學和權衡取捨的探討，這不僅僅是羅列技術規格，更像是與一位經驗豐富的前輩在進行深入的對話。他沒有簡單地給齣“是什麼”，而是細緻地闡述瞭“為什麼會這樣設計”，以及在實際應用中，不同的設計選擇會帶來怎樣的連鎖反應。這種深度剖析，對於真正想成為一個設計者的我來說，無疑是無價之寶。它教會我的，不僅僅是知識本身，更是一種思考問題和解決問題的係統性方法論，這是任何在綫教程都難以比擬的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭非常深刻的印象，那種簡潔而又不失專業感的設計風格，仿佛預示著內容本身的嚴謹和深度。我初次翻閱時，就被那種撲麵而來的技術氣息所吸引，紙張的質感也十分考究，拿在手裏沉甸甸的，讓人感到這絕對是一本經過精心打磨的專業著作。特彆是扉頁上那些復雜的電路圖和係統架構示意，雖然我還沒有完全深入閱讀，但僅僅是瀏覽，就已經能感受到作者在構建這個知識體係時所花費的心血。我個人對電子工程領域一直抱有極大的熱情，也嘗試過閱讀一些入門級的教材，但總覺得在深入性和前瞻性上有所欠缺。這本書的氣場明顯不同，它不是那種浮於錶麵的講解，而是直指核心，讓人覺得這是一本可以伴隨職業生涯成長的工具書。我期待著它能係統地梳理和解析那些我一直感覺模糊不清的概念，真正幫助我搭建起一個堅實而可靠的知識框架。這本書的裝幀和整體呈現，無疑為後續的閱讀體驗定下瞭一個極高的基調，讓人迫不及待地想一探究竟。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一個對技術書籍的“手感”非常挑剔的人，很多專業書籍雖然內容紮實，但排版和字體選擇讓人讀起來非常吃力，時間一長眼睛就容易疲勞。這本書在這方麵做得非常齣色，它的字體選擇兼顧瞭清晰度和科技感，行距和段落的留白處理得恰到好處，即使是麵對大段的技術論述，閱讀體驗依然保持在一個非常舒適的區間。這錶明齣版方和作者在最終呈現環節也投入瞭極大的關注。此外，書中穿插的插圖和圖錶質量非常高，綫條清晰，標簽明確，這在理解復雜數據流和信號處理路徑時，起到瞭不可替代的輔助作用。總而言之，這是一本在內容深度、邏輯構建和最終的物理呈現上，都達到瞭高水準的著作，讓人從翻開到閤上的每一刻，都能感受到它的專業價值。