FPGA快速系统原型设计指南 9787111448518 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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R.C.Cofer 著

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• FPGA
• 原型设计
• 快速原型
• 数字电路
• Verilog
• VHDL
• 系统设计
• 电子工程
• 嵌入式系统
• 开发指南

店铺： 琅琅图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111448518

商品编码：29596545015

包装：平装

出版时间：2014-03-01

图书基本信息
图书名称	FPGA快速系统原型设计指南	作者	R.C.Cofer
定价	69.00元	出版社	机械工业出版社
ISBN	9787111448518	出版日期	2014-03-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《FPGA快速系统原型设计指南/电子与嵌入式系统设计译丛》寇非等著。

作者简介

吴厚航（网名：特权同学），有5年的FPGA设计和板级硬件开发经历，擅长记录、分析及总结经验与技巧，也非常乐于分享。活跃于各大电子技术网站的FPGA社区或版块，个人技术深受广大网友的喜爱。姚琪，BEecube FPGA系统工程师，有近5年的Xilinx FPGA开发和Linux驱动开发经验，曾参与过AES加密算法的FPGA实现、嵌入式操作系统移植、Open Flow Switch开发等项目。对硬件和软件开源非常感兴趣，现专注于FPGA在SDN和SDR领域中的应用。杨碧波（网名：riple），联想研究院FPGA工程师。在电信和存储领域有多年的产品开发经验。专注于高性能FPGA设计的结构和时序优化。在工作中注重把软件工程的方法应用于FPGA产品开发和项目管理。对于嵌入式产品的软件和硬件联系开发有浓厚的兴趣。

目录

献词 译者序 作者简介 致谢 章 绪论 第2章 FPGA基础 第3章 优化开发流程 第4章 系统工程 第5章 FPGA器件级的设计决策 第6章 FPGA板级的设计决策 第7章 设计实现 第8章 设计仿真 第9章 设计约束与优化 0章 配置 1章 板级测试 2章 高级议题综述 3章 IP核 4章 嵌入式处理器内核 5章 数字信号处理 6章 高级互联 7章 系统整合 附录A FPGA快速系统原型设计技术参考资料 附录B 开发过程各阶段设计检查清单 附录C 缩写和缩略词 译后记

编辑推荐

文摘

序言

《硬件加速与嵌入式系统开发实战》 内容概述 本书是一本面向嵌入式系统开发者、硬件工程师、计算机体系结构研究者以及相关领域学生的实战指南，旨在深入剖析现代嵌入式系统硬件加速技术的原理、设计方法和实现策略。本书不局限于某一特定硬件平台，而是着重于通用的设计理念和工程实践，帮助读者掌握如何有效地利用硬件能力来提升系统性能、降低功耗并实现更复杂的计算任务。 全书围绕“硬件加速”这一核心主题展开，从基础概念的梳理到高级应用的探索，层层递进，力求为读者构建一个全面而深刻的认识框架。内容涵盖了从基本的并行计算模型到复杂的可重构计算架构，从嵌入式处理器的选型与优化到外围接口的设计与集成，再到软件与硬件协同设计的关键技术。 第一部分：硬件加速基础理论与模型 本部分将为读者奠定坚实的理论基础，讲解硬件加速的基本概念、分类及其在不同应用场景下的价值。 第一章：嵌入式系统发展趋势与硬件加速的必然性 探讨物联网（IoT）、人工智能（AI）、5G通信、自动驾驶等新兴领域对计算性能和能效提出的严峻挑战。 分析传统通用处理器在处理高密度数据流、并行计算密集型任务时的局限性。 阐述硬件加速作为应对这些挑战的关键技术，如何通过专用硬件逻辑实现特定功能的极速运算。 介绍硬件加速在提升系统响应速度、降低功耗、实现实时处理等方面的核心优势。 第二章：并行计算模型与硬件加速的映射 深入解析各种并行计算模型，如SIMD（单指令多数据流）、SPMD（单程序多数据流）、MIMD（多指令多数据流）等，并探讨其在硬件实现上的对应关系。 讲解数据并行、任务并行等概念，以及如何识别和提取应用中的并行性。 介绍向量处理、流水线技术、多核架构等常见的硬件并行实现方式。 探讨如何将软件算法中的并行计算思想映射到硬件架构设计中。 第三章：专用硬件加速器（ASIC）与可重构计算（FPGA）的对比分析 详细介绍ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的设计理念、优缺点，包括高性能、低功耗、高集成度，但设计周期长、成本高、灵活性差。 深入讲解FPGA（Field-Programmable Gate Array）的工作原理、逻辑单元、布线资源、DSP块、Block RAM等核心组成部分。 对比ASIC和FPGA在开发周期、开发成本、功耗、性能、灵活性、定制化能力等方面的权衡。 分析不同应用场景下选择ASIC还是FPGA的决策依据，以及两类技术融合的可能性。 重点阐述FPGA在快速原型验证、小批量生产、需要高度灵活性的项目中的独特优势。 第二部分：硬件加速器设计方法与实现技术 本部分将聚焦于硬件加速器的具体设计流程和关键技术，为读者提供实践指导。 第四章：硬件描述语言（HDL）与高级综合（HLS） 全面介绍Verilog和VHDL两种主流硬件描述语言，讲解其语法、特性和应用。 示范如何使用HDL进行模块化设计、状态机设计、时序逻辑设计等。 深入讲解高级综合（High-Level Synthesis，HLS）的概念和原理，包括如何将C/C++/SystemC等高级语言描述转换为RTL（Register Transfer Level）代码。 探讨HLS在加速设计周期、提高代码复用性、优化硬件实现方面的优势。 演示使用流行的HLS工具链进行简单的硬件加速器设计。 第五章：面向硬件加速的算法优化与接口设计 讲解如何分析和优化算法，使其更适合在硬件上实现，例如数据重用、流水线化、计算量约简等。 探讨数据类型选择（如定点数与浮点数）对硬件资源消耗和性能的影响。 深入研究高效的片上通信接口设计，包括AXI（Advanced eXtensible Interface）协议族（AXI4、AXI4-Lite、AXI Stream）及其在嵌入式系统中的应用。 讲解DMA（Direct Memory Access）控制器的工作原理，以及如何利用DMA实现数据的高效传输，减少CPU干预。 介绍中断控制器、定时器、GPIO（General Purpose Input/Output）等常用嵌入式硬件接口的设计与使用。 第六章：DSP（Digital Signal Processing）与AI加速器设计 详细讲解数字信号处理在通信、音频、视频、图像等领域的应用，以及DSP（Digital Signal Processor）在其中的作用。 介绍DSP块（DSP Slices）在FPGA上的应用，如何利用DSP块实现高效的乘加运算（MAC）。 探讨AI（Artificial Intelligence）加速器的基本架构，如卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）的硬件实现特点。 讲解如何设计用于加速神经网络推理（Inference）的硬件模块，包括矩阵乘法单元、激活函数单元等。 介绍量化技术（Quantization）在AI加速器中的应用，以减小模型尺寸和计算复杂度。 第三部分：系统集成与性能优化 本部分将引导读者将硬件加速器集成到完整的嵌入式系统中，并进行有效的性能调优。 第七章：SoC（System-on-Chip）架构与嵌入式处理器 介绍SoC的基本概念和架构，包括CPU核心、内存控制器、总线接口、外围设备等。 分析ARM、RISC-V等主流嵌入式处理器架构，以及它们在不同应用场景下的特点。 讲解如何选择合适的嵌入式处理器，并评估其与硬件加速器的协同工作能力。 探讨片上总线（如AMBA）的设计与优化，确保不同模块间的高效通信。 第八章：软件与硬件协同设计 深入讲解软件与硬件如何协同工作，实现最优的系统性能。 介绍基于Linux的嵌入式系统开发环境，以及如何使用设备驱动程序（Device Drivers）来控制硬件加速器。 探讨OpenCL、Vitis等异构计算框架，如何方便地编写跨平台的高性能应用。 讲解性能分析工具的应用，如逻辑分析仪、示波器、性能计数器等，用于定位瓶颈和优化设计。 介绍如何进行硬件仿真实时仿真（Co-simulation），以验证硬件设计和软件接口的正确性。 第九章：功耗管理与系统级优化 分析嵌入式系统中功耗产生的主要来源，包括计算、内存访问、通信等。 讲解降低硬件加速器功耗的策略，如时钟门控（Clock Gating）、低功耗模式、动态电压频率调整（DVFS）等。 探讨系统级的功耗优化方法，包括任务调度、算法选择、架构设计等。 介绍如何使用电源管理单元（PMU）和相关技术进行精细化的功耗控制。 分析热管理在高性能嵌入式系统中的重要性，以及相关的散热设计考虑。 第十章：实际案例分析与项目实践 通过多个具体的项目案例，展示硬件加速技术在不同领域的应用，例如： 视频编解码加速： 设计专用的视频处理模块，实现H.264/H.265等编码格式的硬件加速。 图像处理与计算机视觉： 实现图像滤波、特征提取、目标检测等算法的硬件加速，以提高实时性。 网络数据包处理： 设计高性能的网络接口和包处理引擎，用于加速数据包的解析、过滤和转发。 嵌入式AI应用： 将训练好的神经网络模型部署到硬件加速器上，实现端侧AI推理。 每个案例都将详细介绍项目需求、设计思路、关键技术实现、性能评估以及最终的系统集成。 鼓励读者在阅读过程中，结合自己的项目需求，进行类比和实践。 本书特色 理论与实践并重： 本书不仅深入浅出地讲解了硬件加速的核心理论，更提供了丰富的实践指导和案例分析，帮助读者将知识转化为实际能力。 平台无关性： 尽管书中会引用一些主流的硬件平台和工具链，但核心内容聚焦于通用的设计理念和方法，确保知识的普适性。 前沿技术覆盖： 书中内容涵盖了当前嵌入式系统开发中最热门的硬件加速技术，如AI加速、异构计算等，为读者提供了面向未来的技能。 系统性与深度： 从基础概念到高级应用，本书构建了一个完整的知识体系，并对关键技术进行了深入的剖析。 易于理解与掌握： 作者力求用清晰的语言和直观的图示来解释复杂的概念，降低读者的学习门槛。 目标读者 希望通过硬件加速提升嵌入式系统性能的软件工程师。 需要为特定应用设计专用硬件加速模块的硬件工程师。 从事嵌入式系统架构设计和优化的技术人员。 对高性能计算、并行计算、SoC设计感兴趣的研究生和高年级本科生。 需要进行快速原型验证和系统优化的项目负责人。 通过阅读本书，读者将能够掌握如何识别和利用系统中的性能瓶颈，设计并实现高效的硬件加速器，从而构建出更具竞争力的嵌入式产品。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我首先被它严谨的排版和清晰的逻辑所吸引。封面上的信息虽然不多，但“9787111448518”这个ISBN码，让我觉得这本书有其学术上的严谨性和权威性，这让我对它内容的质量有了更高的期待。我一直觉得，很多技术书籍在讲解复杂概念时，往往过于理论化，导致读者难以将其与实际应用联系起来。我希望这本书能够打破这个壁垒，通过深入浅出的讲解，将FPGA的原理、设计流程以及在各种实际应用场景中的落地，都展现得淋漓尽致。我尤其想知道，书中是否会详细介绍FPGA的开发环境和工具链，比如常用的EDA软件，以及如何搭建一个完整的开发流程，从需求分析到最终的硬件实现。我还在期待，书中会否包含一些经典的FPGA项目案例，例如数字信号处理、通信接口设计，甚至是嵌入式系统的核心逻辑实现，并且能够对这些案例进行详细的分析，解释其中的设计思路和技术细节。我希望这本书能够帮助我理解FPGA在现代电子系统设计中的地位，以及它如何为高性能计算、人工智能等前沿技术的发展提供强大的硬件支撑。我一直在寻找能够系统性地学习FPGA设计的方法，而不是零散地获取信息，这本书的出现，让我看到了实现这个目标的希望。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉非常扎实，书名中的“指南”二字，让我觉得它是一本能够带领我走出迷茫的向导。我一直对FPGA在高性能计算和数据处理领域的应用非常着迷，但感觉自己始终停留在门外，无法深入到核心。我希望这本书能够为我揭示FPGA的奥秘，让我理解其内在的逻辑和设计哲学。我特别关注“快速系统原型设计”这个方面，它暗示着这本书会提供一套能够快速将想法转化为现实的方法。我还在思考，书中是否会介绍一些FPGA在特定领域的应用案例，比如在人工智能、机器学习、或者高速通信等领域的创新实践，并且能够深入分析这些案例的设计思路和实现细节。对于我这样追求深度和广度的学习者来说，我不仅需要掌握技术本身，更需要理解技术背后的思想和演进。我希望这本书能够帮助我理解FPGA的优势和局限性，并且能够让我学会如何根据不同的应用场景选择最合适的设计方案。我希望这本书能够像一位经验丰富的导师，引导我一步步掌握FPGA的精髓，从而在未来的技术探索中，能够拥有更强的信心和能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的气质让我觉得它不像是一本单纯的技术手册，而更像是一位经验丰富的工程师，在娓娓道来自己的心得体会。我翻开第一页，就被那股扑面而来的专业气息所感染。我一直对FPGA在硬件加速方面的潜力感到好奇，但又苦于找不到一个清晰的切入点。我希望这本书能够为我提供一个完整的学习路径，从FPGA的基本原理讲起，逐步深入到复杂的逻辑设计和系统集成。我特别关注“快速系统原型设计”这个环节，这意味着书中应该会提供一套行之有效的方法论，能够帮助我快速地将想法转化为可验证的硬件原型。我还在思考，这本书会不会分享一些关于优化FPGA设计性能的技巧和策略，比如如何提高时序收敛，如何减少资源占用，以及如何进行功耗优化等。这些都是在实际项目开发中至关重要的方面。我希望书中能够包含大量的实战指导，能够让我跟随作者的步伐，一步步完成一个完整的项目，从而加深对FPGA的理解。我还需要这本书能够帮助我培养一种“工程思维”，不仅仅是学习如何使用工具，更重要的是理解设计背后的逻辑和权衡。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名给我的第一印象是非常务实且面向解决问题的。我一直对FPGA在物联网、嵌入式系统等领域的应用非常感兴趣，但往往在实际操作中遇到各种技术难题。我希望这本书能够提供切实可行的解决方案，而不是空泛的理论。我特别期待书中能够详细讲解如何利用FPGA进行系统级的设计和验证，如何有效地管理复杂的项目，以及如何与其他硬件和软件协同工作。我还在思考，这本书是否会介绍一些在FPGA设计中常用的IP核，以及如何对它们进行集成和配置，以加速开发进程。对于我来说，学习FPGA不仅仅是学习一种技术，更是学习一种解决复杂问题的能力。我希望这本书能够帮助我建立起扎实的FPGA设计基础，并且能够培养我独立解决实际问题的能力。我非常希望书中能够包含一些高级的主题，比如如何设计高效的总线接口，如何实现复杂的时钟管理，以及如何进行低功耗设计等，这些都是我在实际项目中经常会遇到的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引我，那深邃的蓝色背景，搭配着科技感十足的电路板纹理，仿佛预示着一场关于数字世界的奇妙旅程即将展开。我当时就站在书架前，指尖轻轻划过书脊，那几个醒目的字——“FPGA快速系统原型设计指南”——立刻勾起了我的兴趣。最近我一直在思考如何在项目开发过程中提高效率，尤其是在嵌入式系统这块，硬件的迭代和软件的适配总是让人头疼。听说FPGA在这一方面有着得天独厚的优势，能够实现高度的并行处理和灵活的硬件定制，这正是我想深入了解的。我尤其关注的是“快速系统原型设计”这个概念，它意味着这本书能够帮助我缩短从概念到实际可运行系统的周期，这对于需要快速响应市场变化的技术领域来说，简直是雪中送炭。我还在思考，这本书会不会分享一些已经被验证过的、成熟的设计流程或者方法论，能够让我少走弯路，直接上手实践，而不是停留在理论层面。我希望书中能够有大量的图示和代码示例，这样学习起来会更加直观，也更容易理解抽象的概念。毕竟，对于我这样喜欢“动手实践”的学习者来说，枯燥的文字描述很难让我产生共鸣，而那些生动的图解和可以直接运行的代码，则是打开新世界大门的钥匙。我猜想，这本书的作者一定是在FPGA领域有着丰富的实战经验，才能写出这样一本指南，帮助像我一样的初学者能够快速入门，并且能够做出有实际意义的原型。