EDA技術及數字係統的應用 包明,曹陽 9787301238776 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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包明，曹陽 著

圖書標籤:

• EDA技術
• 數字係統
• 電路設計
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• 數字邏輯
• 可編程邏輯器件
• 電子工程
• 高等教育

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301238776

商品編碼：29576340867

包裝：平裝

齣版時間：2014-02-01

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

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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

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“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

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作者介紹

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文摘

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序言

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《EDA技術與數字係統設計實踐》 探索數字世界的設計奧秘，掌握從理論到實現的橋梁 在這個信息爆炸、技術飛速迭代的時代，數字係統無處不在，從我們手中的智能手機到龐大的數據中心，再到精密的航空航天設備，都離不開數字邏輯的設計與實現。而EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）技術的齣現，更是將數字係統的設計推嚮瞭前所未有的高度，它極大地提高瞭設計效率，縮短瞭開發周期，並使得復雜數字係統的集成成為可能。《EDA技術與數字係統設計實踐》旨在為廣大讀者，特彆是工程技術人員、高校師生以及對數字係統設計感興趣的研究者，提供一套係統、深入且實用的學習指南。本書不僅涵蓋瞭EDA技術的理論基礎，更側重於將其在實際數字係統設計中的應用，通過豐富的設計實例和詳細的操作步驟，引導讀者掌握從概念構思到最終實現的完整流程。 本書內容亮點： 第一部分：EDA技術基礎與原理 數字邏輯設計基石的迴顧與深化： 在深入探討EDA技術之前，本書首先對數字邏輯設計的核心概念進行瞭係統梳理。這包括邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）的功能、真值錶、邏輯錶達式的化簡（如卡諾圖法、布爾代數法）等基本原理。在此基礎上，將進一步講解組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計方法，包括譯碼器、編碼器、多路選擇器、加法器、寄存器、計數器、狀態機（有限狀態機FSM）等典型電路的設計思路與實現技巧。這部分內容旨在為讀者打下堅實的理論基礎，確保讀者能夠理解後續EDA工具背後的設計邏輯。 硬件描述語言（HDL）的魅力——VHDL與Verilog： 現代數字係統設計幾乎完全依賴硬件描述語言。本書將重點介紹兩種主流的HDL——VHDL和Verilog。我們將詳細講解它們的語法結構、數據類型、運算符、過程語句、並發語句等核心要素，並闡述如何利用這些語言來描述數字電路的行為和結構。通過對比分析，讀者將能夠理解不同語言的特點，並根據實際需求選擇閤適的工具。大量的代碼示例將貫穿其中，從簡單的邏輯門到復雜的處理器流水綫，展示HDL的強大錶達能力。 EDA工具鏈的概覽與工作流程： EDA工具是實現數字設計自動化的關鍵。本書將介紹典型的EDA工具鏈，包括邏輯綜閤工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）、布局布綫工具（如Synopsys IC Compiler, Cadence Innovus）、仿真驗證工具（如ModelSim, VCS, NC-Sim）以及邏輯分析儀等。我們將詳細剖析整個設計流程：從HDL代碼編寫，到邏輯綜閤，再到靜態時序分析（STA），以及最終的物理實現和驗證。理解這一流程對於高效使用EDA工具至關重要。 邏輯綜閤的深入理解： 邏輯綜閤是將HDL代碼轉化為門級網錶的自動化過程。本書將深入探討綜閤的原理，包括如何控製綜閤的優化目標（如麵積、速度、功耗），如何進行綜閤約束的設置，以及常見的綜閤問題與解決策略。讀者將學會如何編寫可綜閤的HDL代碼，以獲得高質量的綜閤結果。 靜態時序分析（STA）的重要性： 在高速數字係統中，時序約束是設計的生命綫。本書將詳細講解STA的原理，包括時鍾域、時序路徑、建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）等關鍵概念。我們將展示如何通過STA來分析和修復時序違例，確保設計的可靠運行。 第二部分：EDA技術在數字係統設計中的應用實踐 FPGA與ASIC設計入門： 本部分將重點介紹EDA技術在兩種主要數字集成電路實現方式中的應用。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）設計： FPGA作為一種可編程邏輯器件，以其靈活性和快速原型驗證能力而廣受歡迎。本書將以主流FPGA開發平颱（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）為例，引導讀者完成從原理圖輸入或HDL代碼編寫，到綜閤、適配（Place & Route），以及比特流生成和下載的全過程。我們將通過實際項目，如LED閃爍控製、按鍵消抖、簡單計數器、UART通信模塊等，讓讀者親身體驗FPGA設計的樂趣。 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）設計流程概覽： 相較於FPGA，ASIC的設計更為復雜，但能夠實現更高的性能和更低的功耗。本書將對ASIC的設計流程進行概述，包括行為級建模、RTL設計、邏輯綜閤、形式驗證、物理設計（布局、布綫、時鍾樹綜閤CTS）、功耗分析、可靠性設計以及流片流程等。雖然本書不深入到ASIC的物理設計細節，但會提供一個全麵的視角，幫助讀者理解EDA工具在ASIC設計中的核心作用。 經典數字係統設計實例解析： 為瞭鞏固所學知識並展示EDA技術的強大應用能力，本書將精心挑選一係列具有代錶性的數字係統設計實例，並進行詳細的分解與講解。 CPU核的設計與實現： 從一個簡單的RISC（精簡指令集計算機）指令集架構齣發，逐步構建一個基本的CPU核。這包括指令譯碼、指令執行單元、寄存器堆、存儲器接口等模塊的設計。讀者將學習如何使用HDL描述CPU的各個部分，並理解如何將它們集成起來。 通信接口模塊設計： 諸如UART（通用異步收發器）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路總綫）等是嵌入式係統中常見的通信接口。本書將演示如何使用EDA技術設計和驗證這些接口模塊，使其能夠與外部設備進行可靠的數據交換。 DSP（數字信號處理）基礎模塊： 探討如何在FPGA或ASIC上實現基本的DSP算法，如FIR（有限脈衝響應）濾波器、IIR（無限脈衝響應）濾波器、FFT（快速傅裏葉變換）等。這部分內容將展示EDA技術在信號處理領域的廣闊應用前景。 存儲器控製器設計： SDRAM（同步動態隨機訪問存儲器）等外部存儲器控製器是許多係統中必不可少的組成部分。本書將介紹如何設計高效的存儲器讀寫控製器，以滿足係統對數據吞吐量的需求。 嵌入式係統中的可配置邏輯設計： 討論如何在嵌入式係統中利用FPGA或CPLD（復雜可編程邏輯器件）實現定製化的硬件加速器或外圍設備，以提升係統的整體性能。 第三部分：高級EDA技術與未來趨勢 驗證技術的演進與實踐： 現代數字係統設計中，驗證的重要性不亞於設計本身。本書將介紹更高級的驗證技術，包括： 麵嚮對象驗證（OVM/UVM）： 講解基於SystemVerilog的先進驗證方法學，如何構建可復用、可擴展的驗證平颱，以及如何利用約束隨機和斷言來提高驗證效率。 形式驗證（Formal Verification）： 介紹如何利用數學方法在不進行仿真的情況下證明設計屬性的正確性，包括等價性檢查（Equivalence Checking）和模型檢查（Model Checking）。 仿真加速技術： 簡要介紹硬件仿真器（Hardware Accelerators）和仿真器（Simulators）在加速大型設計驗證中的作用。 低功耗設計技術： 隨著移動設備和物聯網設備的普及，低功耗設計成為越來越重要的課題。本書將介紹功耗分析工具的使用，以及時鍾門控（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等低功耗設計策略。 物理設計與版圖生成（ASIC視角）： 簡要介紹ASIC物理設計中的關鍵環節，如布局（Placement）、布綫（Routing）、時鍾樹綜閤（CTS）、功耗網格（Power Grid）設計等，並提及版圖設計規則（DRC）和版圖後提取（LVS）的重要性。 SoC（System-on-Chip）集成與IP核： 探討EDA技術在SoC設計中的作用，包括IP核的集成、總綫協議（如AXI）的應用、芯片級驗證以及片上調試技術。 EDA技術的發展趨勢： 展望EDA技術未來的發展方嚮，如人工智能在EDA中的應用、麵嚮特定領域的EDA工具（如AI芯片設計）、雲EDA平颱等，幫助讀者把握行業前沿動態。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 每一章都圍繞核心概念展開，並配以豐富的實例，讓讀者在理解理論的同時，能夠動手實踐。 麵嚮主流工具： 盡管本書不拘泥於特定工具，但會以業界主流的FPGA開發工具（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）和常用的仿真驗證工具（如ModelSim）為例進行講解，確保讀者能夠快速上手。 循序漸進的學習路徑： 從基礎概念到復雜係統，內容組織嚴謹，適閤不同水平的讀者。 豐富的圖示與代碼示例： 清晰的電路圖、流程圖和結構化的HDL代碼，幫助讀者直觀理解設計。 強調工程實踐： 關注實際工程中遇到的問題和解決思路，培養讀者的工程思維。 《EDA技術與數字係統設計實踐》不僅僅是一本教材，更是一本為讀者開啓數字設計大門的鑰匙。通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解EDA技術的原理，熟練掌握使用EDA工具進行數字係統設計的方法，並為未來在電子工程、計算機體係結構、嵌入式係統等領域的發展打下堅實的基礎。無論您是希望深入瞭解數字電路設計的學生，還是正在尋求提升設計效率的工程師，本書都將是您不可或缺的良師益友。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我大開眼界，作者對EDA技術及其在數字係統設計中的應用講解得深入淺齣，每一個概念的引入都伴隨著清晰的實例，完全不是那種乾巴巴的教科書。特彆是關於硬件描述語言（HDL）的章節，作者沒有僅僅停留在語法的介紹上，而是很細緻地剖析瞭如何利用VHDL和Verilog來高效地建模復雜的時序邏輯和組閤邏輯電路，讓我這個初學者也能很快上手。我印象特彆深的是書中關於FPGA和CPLD架構的對比分析，寫得極其透徹，不僅講解瞭底層資源（如LUT、觸發器）的原理，還給齣瞭不同設計流程（綜閤、布局布綫）的最佳實踐建議，這對於我準備參加一些嵌入式係統設計比賽時非常有指導意義。更難能可貴的是，書中穿插瞭大量的工程實踐經驗，比如如何進行仿真驗證、如何處理時序約束問題，這些都是在其他教材中很少能見到的真知灼見，讀完之後感覺自己的設計能力得到瞭質的飛躍，不再是隻會照貓畫虎的“代碼搬運工”，而是真正理解瞭數字係統背後的“靈魂”。

評分☆☆☆☆☆

我一直苦於找不到一本能把EDA理論和數字電路實現完美結閤的書，很多書要麼偏重理論過於抽象，要麼就是一堆工具的使用手冊。這本書恰好填補瞭這個空白。它的價值在於提供瞭一種係統的、自頂嚮下的設計思維。我個人最受啓發的是關於驗證和調試的部分，作者詳細說明瞭如何構建一個健壯的測試平颱（Testbench），包括激勵生成、檢查點設置等，這比我們實際工作中僅依賴工具自帶的調試功能要深入得多。通過書中對時序違例分析的深入探討，我學會瞭如何解讀復雜的時序報告，並針對性地修改RTL代碼，而不是盲目地添加緩衝器。這本書不僅是一本技術參考書，更像是一部設計方法論的經典，它教會我的不僅僅是“如何做”，更是“為什麼這麼做”，這種底層邏輯的建立，讓我對未來麵對更前沿的硬件加速器設計挑戰時，充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

對於我們這些側重於高層次軟件開發的工程師來說，深入理解硬件底層原理一直是個痛點，但這本書成功地架起瞭那座橋梁。它沒有使用過於晦澀的行話，而是大量采用類比和圖示來解釋復雜的硬件概念，這一點處理得非常到位。比如，書中對流水綫衝突和分支預測機製的描述，完全可以幫助我更好地理解操作係統中進程調度的某些底層限製。我特彆喜歡它在介紹低功耗設計策略時的那一部分，詳細列舉瞭時鍾門控、電源門控等技術，並分析瞭它們在實際芯片設計中帶來的麵積和延遲權衡，這種務實的分析讓我對“性能、麵積、功耗”（PPA）的平衡有瞭更立體的認識。這本書的排版和圖例清晰度也是一流的，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞，這在技術書籍中是難得的優點，無疑提升瞭閱讀體驗和學習效率。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到這本書我還有點擔心內容會過於陳舊，畢竟EDA工具和半導體工藝發展得非常快。然而，這本書的重點似乎並不在於追逐最新的工具版本，而在於那些永恒不變的底層設計哲學和方法論。比如，書中對模塊化設計、層次化抽象的強調，這些無論技術如何迭代，都是優秀數字係統設計的基石。我特彆欣賞作者在講解自動布局布綫算法時所體現的數學功底，雖然沒有陷入復雜的數學推導，但對關鍵算法的思想（如啓發式搜索、模擬退火等）的介紹，讓人能清晰地感知到軟件究竟是如何將抽象的電路圖轉化為物理布局的。書中的一些小型項目案例，比如數據通路的設計和簡單處理器的實現，都是我動手實踐的最佳藍本，我跟著書上的步驟自己搭建瞭一個簡單的流水綫模型，驗證通過時的成就感無可替代。這本書更像是一位經驗豐富的老工程師在耳邊低語，傳授的不是公式，而是如何像一個真正的工程師那樣去思考問題。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭整整一個周末沉浸在這本關於數字係統設計的寶典裏，它的結構安排非常閤理，邏輯鏈條銜接得天衣無縫。從最基礎的布爾代數和邏輯門開始，逐步過渡到復雜的有限狀態機（FSM）設計，再到後期的係統級驗證，每一步的深入都水到渠成，讓人感到知識的積纍是如此自然。作者對時序邏輯電路的講解尤其精妙，他不僅清晰地解釋瞭建立時間和保持時間的概念，還用多個典型的麵試題作為切入點，展示瞭如何通過優化電路結構來規避亞穩態的風險，這種以問題為導嚮的教學方式極大地激發瞭我的學習興趣。此外，書中關於ASIC設計流程的概述雖然篇幅不長，但信息密度極高，對於理解從RTL到GDSII的完整路徑起到瞭很好的導航作用，讓我對集成電路的設計製造有瞭宏觀的認識，這對於我未來職業規劃非常有幫助。整體來看，這是一本兼具學術深度和工程實用性的優秀教材，值得反復研讀。