FPGA快速係統原型設計指南 9787111448518 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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R.C.Cofer 著

圖書標籤:

• FPGA
• 原型設計
• 快速原型
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 係統設計
• 電子工程
• 嵌入式係統
• 開發指南

店鋪： 琅琅圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111448518

商品編碼：29596545015

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	FPGA快速係統原型設計指南	作者	R.C.Cofer
定價	69.00元	齣版社	機械工業齣版社
ISBN	9787111448518	齣版日期	2014-03-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

《FPGA快速係統原型設計指南/電子與嵌入式係統設計譯叢》寇非等著。

作者簡介

吳厚航（網名：特權同學），有5年的FPGA設計和闆級硬件開發經曆，擅長記錄、分析及總結經驗與技巧，也非常樂於分享。活躍於各大電子技術網站的FPGA社區或版塊，個人技術深受廣大網友的喜愛。姚琪，BEecube FPGA係統工程師，有近5年的Xilinx FPGA開發和Linux驅動開發經驗，曾參與過AES加密算法的FPGA實現、嵌入式操作係統移植、Open Flow Switch開發等項目。對硬件和軟件開源非常感興趣，現專注於FPGA在SDN和SDR領域中的應用。楊碧波（網名：riple），聯想研究院FPGA工程師。在電信和存儲領域有多年的産品開發經驗。專注於高性能FPGA設計的結構和時序優化。在工作中注重把軟件工程的方法應用於FPGA産品開發和項目管理。對於嵌入式産品的軟件和硬件聯係開發有濃厚的興趣。

目錄

獻詞 譯者序 作者簡介 緻謝 章 緒論 第2章 FPGA基礎 第3章 優化開發流程 第4章 係統工程 第5章 FPGA器件級的設計決策 第6章 FPGA闆級的設計決策 第7章 設計實現 第8章 設計仿真 第9章 設計約束與優化 0章 配置 1章 闆級測試 2章 高級議題綜述 3章 IP核 4章 嵌入式處理器內核 5章 數字信號處理 6章 高級互聯 7章 係統整閤 附錄A FPGA快速係統原型設計技術參考資料 附錄B 開發過程各階段設計檢查清單 附錄C 縮寫和縮略詞 譯後記

編輯推薦

文摘

序言

《硬件加速與嵌入式係統開發實戰》 內容概述 本書是一本麵嚮嵌入式係統開發者、硬件工程師、計算機體係結構研究者以及相關領域學生的實戰指南，旨在深入剖析現代嵌入式係統硬件加速技術的原理、設計方法和實現策略。本書不局限於某一特定硬件平颱，而是著重於通用的設計理念和工程實踐，幫助讀者掌握如何有效地利用硬件能力來提升係統性能、降低功耗並實現更復雜的計算任務。 全書圍繞“硬件加速”這一核心主題展開，從基礎概念的梳理到高級應用的探索，層層遞進，力求為讀者構建一個全麵而深刻的認識框架。內容涵蓋瞭從基本的並行計算模型到復雜的可重構計算架構，從嵌入式處理器的選型與優化到外圍接口的設計與集成，再到軟件與硬件協同設計的關鍵技術。 第一部分：硬件加速基礎理論與模型 本部分將為讀者奠定堅實的理論基礎，講解硬件加速的基本概念、分類及其在不同應用場景下的價值。 第一章：嵌入式係統發展趨勢與硬件加速的必然性 探討物聯網（IoT）、人工智能（AI）、5G通信、自動駕駛等新興領域對計算性能和能效提齣的嚴峻挑戰。 分析傳統通用處理器在處理高密度數據流、並行計算密集型任務時的局限性。 闡述硬件加速作為應對這些挑戰的關鍵技術，如何通過專用硬件邏輯實現特定功能的極速運算。 介紹硬件加速在提升係統響應速度、降低功耗、實現實時處理等方麵的核心優勢。 第二章：並行計算模型與硬件加速的映射 深入解析各種並行計算模型，如SIMD（單指令多數據流）、SPMD（單程序多數據流）、MIMD（多指令多數據流）等，並探討其在硬件實現上的對應關係。 講解數據並行、任務並行等概念，以及如何識彆和提取應用中的並行性。 介紹嚮量處理、流水綫技術、多核架構等常見的硬件並行實現方式。 探討如何將軟件算法中的並行計算思想映射到硬件架構設計中。 第三章：專用硬件加速器（ASIC）與可重構計算（FPGA）的對比分析 詳細介紹ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的設計理念、優缺點，包括高性能、低功耗、高集成度，但設計周期長、成本高、靈活性差。 深入講解FPGA（Field-Programmable Gate Array）的工作原理、邏輯單元、布綫資源、DSP塊、Block RAM等核心組成部分。 對比ASIC和FPGA在開發周期、開發成本、功耗、性能、靈活性、定製化能力等方麵的權衡。 分析不同應用場景下選擇ASIC還是FPGA的決策依據，以及兩類技術融閤的可能性。 重點闡述FPGA在快速原型驗證、小批量生産、需要高度靈活性的項目中的獨特優勢。 第二部分：硬件加速器設計方法與實現技術 本部分將聚焦於硬件加速器的具體設計流程和關鍵技術，為讀者提供實踐指導。 第四章：硬件描述語言（HDL）與高級綜閤（HLS） 全麵介紹Verilog和VHDL兩種主流硬件描述語言，講解其語法、特性和應用。 示範如何使用HDL進行模塊化設計、狀態機設計、時序邏輯設計等。 深入講解高級綜閤（High-Level Synthesis，HLS）的概念和原理，包括如何將C/C++/SystemC等高級語言描述轉換為RTL（Register Transfer Level）代碼。 探討HLS在加速設計周期、提高代碼復用性、優化硬件實現方麵的優勢。 演示使用流行的HLS工具鏈進行簡單的硬件加速器設計。 第五章：麵嚮硬件加速的算法優化與接口設計 講解如何分析和優化算法，使其更適閤在硬件上實現，例如數據重用、流水綫化、計算量約簡等。 探討數據類型選擇（如定點數與浮點數）對硬件資源消耗和性能的影響。 深入研究高效的片上通信接口設計，包括AXI（Advanced eXtensible Interface）協議族（AXI4、AXI4-Lite、AXI Stream）及其在嵌入式係統中的應用。 講解DMA（Direct Memory Access）控製器的工作原理，以及如何利用DMA實現數據的高效傳輸，減少CPU乾預。 介紹中斷控製器、定時器、GPIO（General Purpose Input/Output）等常用嵌入式硬件接口的設計與使用。 第六章：DSP（Digital Signal Processing）與AI加速器設計 詳細講解數字信號處理在通信、音頻、視頻、圖像等領域的應用，以及DSP（Digital Signal Processor）在其中的作用。 介紹DSP塊（DSP Slices）在FPGA上的應用，如何利用DSP塊實現高效的乘加運算（MAC）。 探討AI（Artificial Intelligence）加速器的基本架構，如捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）的硬件實現特點。 講解如何設計用於加速神經網絡推理（Inference）的硬件模塊，包括矩陣乘法單元、激活函數單元等。 介紹量化技術（Quantization）在AI加速器中的應用，以減小模型尺寸和計算復雜度。 第三部分：係統集成與性能優化 本部分將引導讀者將硬件加速器集成到完整的嵌入式係統中，並進行有效的性能調優。 第七章：SoC（System-on-Chip）架構與嵌入式處理器 介紹SoC的基本概念和架構，包括CPU核心、內存控製器、總綫接口、外圍設備等。 分析ARM、RISC-V等主流嵌入式處理器架構，以及它們在不同應用場景下的特點。 講解如何選擇閤適的嵌入式處理器，並評估其與硬件加速器的協同工作能力。 探討片上總綫（如AMBA）的設計與優化，確保不同模塊間的高效通信。 第八章：軟件與硬件協同設計 深入講解軟件與硬件如何協同工作，實現最優的係統性能。 介紹基於Linux的嵌入式係統開發環境，以及如何使用設備驅動程序（Device Drivers）來控製硬件加速器。 探討OpenCL、Vitis等異構計算框架，如何方便地編寫跨平颱的高性能應用。 講解性能分析工具的應用，如邏輯分析儀、示波器、性能計數器等，用於定位瓶頸和優化設計。 介紹如何進行硬件仿真實時仿真（Co-simulation），以驗證硬件設計和軟件接口的正確性。 第九章：功耗管理與係統級優化 分析嵌入式係統中功耗産生的主要來源，包括計算、內存訪問、通信等。 講解降低硬件加速器功耗的策略，如時鍾門控（Clock Gating）、低功耗模式、動態電壓頻率調整（DVFS）等。 探討係統級的功耗優化方法，包括任務調度、算法選擇、架構設計等。 介紹如何使用電源管理單元（PMU）和相關技術進行精細化的功耗控製。 分析熱管理在高性能嵌入式係統中的重要性，以及相關的散熱設計考慮。 第十章：實際案例分析與項目實踐 通過多個具體的項目案例，展示硬件加速技術在不同領域的應用，例如： 視頻編解碼加速： 設計專用的視頻處理模塊，實現H.264/H.265等編碼格式的硬件加速。 圖像處理與計算機視覺： 實現圖像濾波、特徵提取、目標檢測等算法的硬件加速，以提高實時性。 網絡數據包處理： 設計高性能的網絡接口和包處理引擎，用於加速數據包的解析、過濾和轉發。 嵌入式AI應用： 將訓練好的神經網絡模型部署到硬件加速器上，實現端側AI推理。 每個案例都將詳細介紹項目需求、設計思路、關鍵技術實現、性能評估以及最終的係統集成。 鼓勵讀者在閱讀過程中，結閤自己的項目需求，進行類比和實踐。 本書特色 理論與實踐並重： 本書不僅深入淺齣地講解瞭硬件加速的核心理論，更提供瞭豐富的實踐指導和案例分析，幫助讀者將知識轉化為實際能力。 平颱無關性： 盡管書中會引用一些主流的硬件平颱和工具鏈，但核心內容聚焦於通用的設計理念和方法，確保知識的普適性。 前沿技術覆蓋： 書中內容涵蓋瞭當前嵌入式係統開發中最熱門的硬件加速技術，如AI加速、異構計算等，為讀者提供瞭麵嚮未來的技能。 係統性與深度： 從基礎概念到高級應用，本書構建瞭一個完整的知識體係，並對關鍵技術進行瞭深入的剖析。 易於理解與掌握： 作者力求用清晰的語言和直觀的圖示來解釋復雜的概念，降低讀者的學習門檻。 目標讀者 希望通過硬件加速提升嵌入式係統性能的軟件工程師。 需要為特定應用設計專用硬件加速模塊的硬件工程師。 從事嵌入式係統架構設計和優化的技術人員。 對高性能計算、並行計算、SoC設計感興趣的研究生和高年級本科生。 需要進行快速原型驗證和係統優化的項目負責人。 通過閱讀本書，讀者將能夠掌握如何識彆和利用係統中的性能瓶頸，設計並實現高效的硬件加速器，從而構建齣更具競爭力的嵌入式産品。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名給我的第一印象是非常務實且麵嚮解決問題的。我一直對FPGA在物聯網、嵌入式係統等領域的應用非常感興趣，但往往在實際操作中遇到各種技術難題。我希望這本書能夠提供切實可行的解決方案，而不是空泛的理論。我特彆期待書中能夠詳細講解如何利用FPGA進行係統級的設計和驗證，如何有效地管理復雜的項目，以及如何與其他硬件和軟件協同工作。我還在思考，這本書是否會介紹一些在FPGA設計中常用的IP核，以及如何對它們進行集成和配置，以加速開發進程。對於我來說，學習FPGA不僅僅是學習一種技術，更是學習一種解決復雜問題的能力。我希望這本書能夠幫助我建立起紮實的FPGA設計基礎，並且能夠培養我獨立解決實際問題的能力。我非常希望書中能夠包含一些高級的主題，比如如何設計高效的總綫接口，如何實現復雜的時鍾管理，以及如何進行低功耗設計等，這些都是我在實際項目中經常會遇到的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先被它嚴謹的排版和清晰的邏輯所吸引。封麵上的信息雖然不多，但“9787111448518”這個ISBN碼，讓我覺得這本書有其學術上的嚴謹性和權威性，這讓我對它內容的質量有瞭更高的期待。我一直覺得，很多技術書籍在講解復雜概念時，往往過於理論化，導緻讀者難以將其與實際應用聯係起來。我希望這本書能夠打破這個壁壘，通過深入淺齣的講解，將FPGA的原理、設計流程以及在各種實際應用場景中的落地，都展現得淋灕盡緻。我尤其想知道，書中是否會詳細介紹FPGA的開發環境和工具鏈，比如常用的EDA軟件，以及如何搭建一個完整的開發流程，從需求分析到最終的硬件實現。我還在期待，書中會否包含一些經典的FPGA項目案例，例如數字信號處理、通信接口設計，甚至是嵌入式係統的核心邏輯實現，並且能夠對這些案例進行詳細的分析，解釋其中的設計思路和技術細節。我希望這本書能夠幫助我理解FPGA在現代電子係統設計中的地位，以及它如何為高性能計算、人工智能等前沿技術的發展提供強大的硬件支撐。我一直在尋找能夠係統性地學習FPGA設計的方法，而不是零散地獲取信息，這本書的齣現，讓我看到瞭實現這個目標的希望。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺非常紮實，書名中的“指南”二字，讓我覺得它是一本能夠帶領我走齣迷茫的嚮導。我一直對FPGA在高性能計算和數據處理領域的應用非常著迷，但感覺自己始終停留在門外，無法深入到核心。我希望這本書能夠為我揭示FPGA的奧秘，讓我理解其內在的邏輯和設計哲學。我特彆關注“快速係統原型設計”這個方麵，它暗示著這本書會提供一套能夠快速將想法轉化為現實的方法。我還在思考，書中是否會介紹一些FPGA在特定領域的應用案例，比如在人工智能、機器學習、或者高速通信等領域的創新實踐，並且能夠深入分析這些案例的設計思路和實現細節。對於我這樣追求深度和廣度的學習者來說，我不僅需要掌握技術本身，更需要理解技術背後的思想和演進。我希望這本書能夠幫助我理解FPGA的優勢和局限性，並且能夠讓我學會如何根據不同的應用場景選擇最閤適的設計方案。我希望這本書能夠像一位經驗豐富的導師，引導我一步步掌握FPGA的精髓，從而在未來的技術探索中，能夠擁有更強的信心和能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的氣質讓我覺得它不像是一本單純的技術手冊，而更像是一位經驗豐富的工程師，在娓娓道來自己的心得體會。我翻開第一頁，就被那股撲麵而來的專業氣息所感染。我一直對FPGA在硬件加速方麵的潛力感到好奇，但又苦於找不到一個清晰的切入點。我希望這本書能夠為我提供一個完整的學習路徑，從FPGA的基本原理講起，逐步深入到復雜的邏輯設計和係統集成。我特彆關注“快速係統原型設計”這個環節，這意味著書中應該會提供一套行之有效的方法論，能夠幫助我快速地將想法轉化為可驗證的硬件原型。我還在思考，這本書會不會分享一些關於優化FPGA設計性能的技巧和策略，比如如何提高時序收斂，如何減少資源占用，以及如何進行功耗優化等。這些都是在實際項目開發中至關重要的方麵。我希望書中能夠包含大量的實戰指導，能夠讓我跟隨作者的步伐，一步步完成一個完整的項目，從而加深對FPGA的理解。我還需要這本書能夠幫助我培養一種“工程思維”，不僅僅是學習如何使用工具，更重要的是理解設計背後的邏輯和權衡。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引我，那深邃的藍色背景，搭配著科技感十足的電路闆紋理，仿佛預示著一場關於數字世界的奇妙旅程即將展開。我當時就站在書架前，指尖輕輕劃過書脊，那幾個醒目的字——“FPGA快速係統原型設計指南”——立刻勾起瞭我的興趣。最近我一直在思考如何在項目開發過程中提高效率，尤其是在嵌入式係統這塊，硬件的迭代和軟件的適配總是讓人頭疼。聽說FPGA在這一方麵有著得天獨厚的優勢，能夠實現高度的並行處理和靈活的硬件定製，這正是我想深入瞭解的。我尤其關注的是“快速係統原型設計”這個概念，它意味著這本書能夠幫助我縮短從概念到實際可運行係統的周期，這對於需要快速響應市場變化的技術領域來說，簡直是雪中送炭。我還在思考，這本書會不會分享一些已經被驗證過的、成熟的設計流程或者方法論，能夠讓我少走彎路，直接上手實踐，而不是停留在理論層麵。我希望書中能夠有大量的圖示和代碼示例，這樣學習起來會更加直觀，也更容易理解抽象的概念。畢竟，對於我這樣喜歡“動手實踐”的學習者來說，枯燥的文字描述很難讓我産生共鳴，而那些生動的圖解和可以直接運行的代碼，則是打開新世界大門的鑰匙。我猜想，這本書的作者一定是在FPGA領域有著豐富的實戰經驗，纔能寫齣這樣一本指南，幫助像我一樣的初學者能夠快速入門，並且能夠做齣有實際意義的原型。