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董海青 著

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• 可编程逻辑器件
• PLD
• FPGA
• 数字逻辑
• 硬件描述语言
• VHDL
• Verilog
• 数字电路
• 集成电路
• 可编程器件

店铺： 炫丽之舞图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302287988

商品编码：29830464841

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：可编程逻辑器件基础

定价：25.00元

作者：董海青

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787302287988

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书主要包括器件、工具、语言、单元电路和实例五个部分。器件部分主要介绍了目前常用的可编程逻辑器件及其发展；工具部分主要介绍了仿真工具ModelSim、综合工具XilinxISE和开发板；语言部分详细介绍了VerilogHDL的基本语法、程序结构等；单元电路部分主要介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的VerilogHDL设计和仿真验证；实例部分主要介绍了基于开发板的复杂数字系统的基本设计和验证。
　　《21世纪高职高专电子信息类实用规划教材：可编程逻辑器件基础》可作为高职高专微电子技术、电子线路设计、通信技术等相关专业的教材用书，同时也可以作为从事FPGA设计的相关从业人员的参考用书。

目录

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章　器件概述
1.1　PLD的发展
1.2　PLD的分类
1.2.1　低集成度PLD
1.2.2　高集成度PLD
1.3　常见PLD厂商及器件简介
1.3.1　常见厂商简介
1.3.2　Xilinx公司常用FPGA简介
1.3.3　Altera公司常用FPGA简介
本章小结
习题

第2章　开发工具
2.1　软件开发工具
2.1.1　EDA技术简介
2.1.2　仿真工具
2.1.3　综合工具
2.1.4　库编译
2.2　硬件开发工具
2.3　实训练习
2.3.1　ModelSim实训
2.3.2　ISE Design实训
2.3.3　Quartus Ⅱ实训
本章小结
习题

第3章　硬件描述语言
3.1　硬件描述语言概述
3.1.1　HDL的发展
3.1.2　HDL的应用
3.1.3　Verilog HDL的优点
3.1.4　Verilog设计流程
3.2　Verilog HDL基础语法
3.2.1　Verilog HDL模块
3.2.2　Verilog HDL数据和语法规则
3.2.3　Verilog HDL运算符
3.2.4　Verilog HDL的赋值语句和块语句
3.2.5　Verilog HDL的条件语句和循环语句
3.2.6　Verilog HDL的结构说明语句
3.2.7　Verilog HDL的编译预处理
本章小结
习题

第4章　数字逻辑设计
4.1　单元电路设计
4.1.1　组合逻辑设计
4.1.2　时序逻辑设计
4.2　复杂电路设计
4.3　有限状态机
4.3.1　有限状态机的特点
4.3.2　状态机编码
4.3.3　有限状态机的设计步骤
4.3.4　Moore型状态机设计
本章小结
习题

第5章　基于开发板的FPGA设计
5.1　FPGA数字系统设计
5.1.1　实训项目之LED循环流水灯
5.1.2　实训项目之十进制计数器
5.1.3　实训项目之百进制计数器
5.2　FPGA嵌入式设计
5.2.1　Xilinx FPGA嵌入式简介
5.2.2　MicroBlaze的构架及接口
5.2.3　基于MicroBlaze的嵌入式设计
本章小结
习题
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《微电子器件与集成电路设计》 内容简介 本书全面深入地探讨了现代微电子器件的物理原理、制造工艺以及集成电路（IC）的设计方法。它旨在为电子工程、微电子学、计算机科学及相关领域的学生和研究人员提供一个坚实的理论基础和实践指导。全书结构清晰，逻辑严谨，从最基本的半导体物理概念出发，逐步深入到复杂的集成电路设计流程和前沿技术。 第一部分：微电子器件基础 本部分首先从半导体物理的核心概念切入，详细阐述了晶体结构、能带理论、载流子（电子和空穴）的产生与复合等基础知识。读者将理解掺杂对半导体电学性质的影响，以及P型和N型半导体的形成原理。在此基础上，本书详细介绍了PN结的形成、伏安特性、电容效应以及在整流、二极管等基本器件中的应用。 接着，本书深入讲解了双极结型晶体管（BJT）的工作原理，包括其结构、电流放大机制、各种工作区域（截止区、放大区、饱和区）的特性分析，以及BJT在放大、开关等电路中的应用。随后，对金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）进行了详尽的介绍，重点分析了MOSFET的结构（NMOS和PMOS）、工作原理（阈值电压、栅控电流）、亚阈值区特性以及它在数字和模拟电路中的广泛应用。书中还涵盖了结型场效应晶体管（JFET）及其工作特性。 此外，本书还探讨了特种半导体器件，如齐纳二极管、肖特基二极管、光电器件（LED、光电二极管、光电晶体管）以及功率器件（功率MOSFET、IGBT）等。对这些器件的物理结构、工作原理、特性参数和典型应用进行了详细的介绍，帮助读者建立对多样化微电子器件的全面认知。 第二部分：集成电路制造工艺 本部分将带领读者穿越现代集成电路令人惊叹的制造流程。从硅的提纯与晶圆制备开始，详细介绍如何获得高纯度的单晶硅棒，以及如何将其切割、抛光成用于制造IC的硅晶圆。 接着，本书详细讲解了光刻技术，这是IC制造中最关键的步骤之一。从光刻原理、掩模版制作、光刻胶的应用，到紫外光、深紫外光（DUV）甚至极紫外光（EUV）等不同波长光源的作用，再到显影工艺，层层剥析光刻技术如何在衬底上精确地图形化。 薄膜沉积技术是IC制造的另一个核心环节，本书涵盖了化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）（如溅射）、原子层沉积（ALD）等多种方法，介绍它们在形成绝缘层（如SiO2、SiN）、导体层（如Al、Cu）和半导体层等方面的作用。 刻蚀技术紧随其后，本书详细介绍了干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE）和湿法刻蚀的原理、工艺流程、选择性、各向异性等关键参数，以及它们在去除不需要的材料、形成器件结构中的作用。 离子注入技术被详细阐述，解释了如何通过高能离子束改变半导体材料的掺杂浓度和分布，从而形成PN结、阈值电压调整等关键区域。 金属化是连接器件单元、形成复杂电路的关键。本书介绍了多层金属互连的工艺，包括金属层的沉积、图案化和互连孔（通孔、过孔）的制作，以及化学机械抛光（CMP）技术在实现平坦化表面中的关键作用。 最后，本部分将介绍封装与测试的工艺，包括晶圆测试、芯片切割、封装材料选择、封装形式（DIP、SOP、QFP、BGA等）以及最终的成品测试，确保IC能够可靠地工作。 第三部分：集成电路设计 本部分专注于集成电路设计的流程和方法。首先，从设计流程的整体概述开始，介绍从规格定义、系统设计、逻辑设计、电路设计、物理设计到制造、封装、测试的完整周期。 系统级设计部分，将探讨如何将复杂系统分解为可管理的模块，以及硬件描述语言（HDL）（如Verilog和VHDL）在描述和仿真数字电路中的强大作用。 逻辑设计部分，重点介绍组合逻辑和时序逻辑电路的设计，包括逻辑门的实现、编码器、译襦器、多路选择器、触发器、计数器、寄存器等基本逻辑单元的设计与分析。本书还将介绍可编程逻辑器件（PLD）的结构和设计流程，包括组合逻辑阵列（PLA）、只读存储器（ROM）阵列、可编程阵列逻辑（PAL）以及通用可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的工作原理和编程方法，并探讨其在快速原型设计和系统集成中的优势。 电路设计（模拟IC设计）部分，将深入讲解模拟电路的设计基础，包括放大器（共模放大器、差分放大器）、电流镜、电压基准源、有源滤波器、数据转换器（ADC和DAC）等关键模拟模块的设计原理、参数分析和版图考虑。 物理设计部分，是IC设计中将逻辑和电路转化为实际版图的关键。本书将详细介绍版图设计规则（DRC），以及布局（Placement）和布线（Routing）的技术，包括算法、约束和优化方法，以确保电路在硅片上的高效和可靠实现。 第四部分：集成电路测试与可靠性 本部分关注集成电路的测试和可靠性。测试部分，将介绍故障模型（如断开、短路、跨越），测试向量生成（如D-Algorithm、PODEM）以及可测试性设计（DFT）技术（如扫描链、内建自测试BIST）。 可靠性部分，将探讨影响IC寿命的各种因素，包括器件老化（如热载流子效应、栅氧化层击穿）、温度效应（如高温加速老化）、金属迁移、闩锁效应（Latch-up）以及辐射效应等。本书将介绍提高IC可靠性的设计和工艺策略。 第五部分：前沿技术与应用 本部分将展望集成电路设计的未来趋势。先进工艺技术，如FinFET、GAA（Gate-All-Around）等三维晶体管结构，以及纳米电子学的最新进展。片上系统（SoC）设计和多核处理器的设计挑战。新兴应用领域，如人工智能（AI）、物联网（IoT）、5G通信、自动驾驶等对IC设计的推动作用。 本书通过丰富的图示、实例分析和练习题，力求让读者不仅掌握理论知识，更能培养解决实际工程问题的能力。它是一本面向未来的、涵盖微电子器件与集成电路设计各个层面的权威参考书。

评分☆☆☆☆☆

我对机器学习和人工智能（AI）的发展趋势非常关注，而可编程逻辑器件（PLD）在加速AI计算方面扮演着至关重要的角色，《可编程逻辑器件基础》这本书，则为我深入理解PLD在AI领域的应用提供了绝佳的平台。这本书的内容非常丰富，从PLD的基本原理到其在复杂AI模型中的应用，都有详细的阐述。我尤其喜欢书中关于如何利用FPGA构建定制化的AI加速器的讲解。作者详细介绍了如何将深度学习模型中的神经网络结构映射到FPGA上，如何利用FPGA的高并行性和低延迟特性来实现高效的推理计算。书中提供了大量的实际案例，例如基于FPGA的图像识别加速，以及如何利用PLD实现自然语言处理（NLP）任务的加速等，这些案例都让我对PLD在AI领域的强大能力有了直观的认识。我特别欣赏书中对于低精度计算在FPGA上的优化策略的探讨。在AI模型中，低精度计算（如INT8、FP16）是提高性能和降低功耗的关键。这本书则详细介绍了如何利用FPGA资源来实现高效的低精度计算，并给出了相应的HDL代码和性能分析。此外，书中还对一些高级的AI硬件加速技术进行了探讨，例如张量处理单元（TPU）的FPGA实现，以及如何利用PLD构建可重构的AI计算平台等，这些都让我对PLD在未来AI计算的发展潜力有了更深的认识。总而言之，这本书不仅是一本关于PLD技术的权威指南，更是一本关于如何将PLD应用于前沿AI计算领域的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，应该能够激发读者的学习兴趣，并且能够帮助读者构建起扎实的理论基础和实践能力。《可编程逻辑器件基础》这本书无疑做到了这一点。它以一种非常平易近人的方式，将原本可能令人望而生畏的可编程逻辑器件技术，变得生动有趣。这本书最让我印象深刻的是其对设计流程的系统性讲解。从需求分析，到逻辑设计，再到仿真验证，最后到器件的配置和调试，书中对每一个环节都进行了详尽的阐述，并且给出了实用的建议和技巧。我尤其喜欢书中关于“从概念到实现”的整个过程的详细描述。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是通过大量的实例，展示了如何将一个想法转化为实际的PLD设计。书中对于一些常见设计错误及其规避方法的讲解，也让我受益匪浅，避免了我走很多弯路。对于一些关于测试和可测性设计（DFT）的初步介绍，虽然不是本书的重点，但其提及的必要性以及一些基本的概念，也让我意识到在设计过程中考虑测试的重要性。书中关于如何利用仿真来验证设计的正确性，以及如何进行硬件调试，都提供了非常实用的指导。总而言之，这本书不仅仅是一本技术手册，更是一位经验丰富的导师，引导我在PLD的世界里稳步前行。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来了全新的视角，它不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，引导我一步步揭开可编程逻辑器件的神秘面纱。我之前接触过一些电子设计方面的知识，但总觉得不够深入，尤其是涉及到硬件实现的部分，总是感觉隔着一层窗户纸。而《可编程逻辑器件基础》这本书，则像是直接将这层窗户纸捅破了，让我看到了背后广阔而充满活力的数字世界。书中对硬件描述语言（HDL）的介绍，如VHDL和Verilog，是我最欣赏的部分之一。作者没有简单地罗列语法，而是从设计的角度出发，讲解了如何运用HDL来高效地描述硬件功能，如何编写可综合的代码，以及如何进行功能仿真和时序仿真。他特别强调了“设计即代码，代码即硬件”的思想，让我深刻理解了HDL在现代数字集成电路设计中的核心地位。书中对状态机的设计和实现进行了详尽的讲解，从有限状态机（FSM）的基本概念，到各种编码方式，再到如何用HDL来描述和实现，每一步都考虑得非常周全，并且提供了多个不同复杂度的实例，让我能够逐步掌握状态机设计的精髓。此外，作者还对一些常用的IP核进行了介绍，比如存储器控制器、定时器、通信接口等，并且讲解了如何将这些IP核集成到更大的设计中，这对于快速开发复杂的系统至关重要。书中对于时序约束和静态时序分析（STA）的讲解，也让我受益匪浅。我一直都知道时序很重要，但具体如何分析和约束，却一知半解。这本书清晰地解释了建立时间和保持时间的概念，以及如何通过时序约束来指导综合和布局布线工具，从而保证设计的时序收敛。总而言之，这本书不仅教授了技术，更传授了一种严谨的设计思维和工程实践方法。

评分☆☆☆☆☆

作为一名一直以来都比较关注硬件开发领域的学习者，《可编程逻辑器件基础》这本书为我打开了一扇新的大门，让我对现代数字集成电路的设计有了更深刻的认识。这本书的叙述风格非常吸引人，作者并非生硬地堆砌技术术语，而是善于运用生动的类比和形象的比喻，将抽象的概念变得具象化，极大地降低了学习的门槛。我一直对可编程逻辑器件在各个领域的应用感到好奇，这本书在这方面的内容非常丰富。从最初的简单逻辑功能实现，到后来在通信、医疗、工业控制、人工智能等领域的广泛应用，作者都给出了详实的案例分析，让我看到了PLD技术的强大生命力和广阔前景。书中对于一些高级特性的讲解，如嵌入式硬核处理器、高带宽存储器接口、高级互联技术等，虽然对于初学者来说可能有些挑战，但作者的讲解方式，配以详细的图示和设计框图，使得这些复杂的技术概念变得相对容易理解。我尤其喜欢其中关于功耗管理和可靠性设计的章节，这部分内容在实际工程项目中至关重要，而很多入门书籍往往会忽略。书中对于不同功耗优化策略的讲解，以及如何通过设计手段来提高器件的可靠性，都让我受益匪浅，为我未来的项目开发提供了宝贵的参考。此外，书中对一些行业标准和规范的引用，也让我认识到，在学习技术的同时，了解行业标准同样重要。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习任何一门技术，最关键的是要找到一个能够深入浅出、系统全面的入门读物，《可编程逻辑器件基础》这本书无疑就是这样的存在。它以一种非常接地气的方式，将复杂的PLD技术分解成一个个易于理解的模块。这本书最让我印象深刻的是其对PLD器件内部结构原理的深入解析。我一直对FPGA内部的“可编程性”感到好奇，这本书通过详细的图示和文字描述，解释了FPGA是如何通过查找表（LUT）、触发器（FF）、多路选择器（MUX）以及可编程的布线资源来实现各种逻辑功能的。对于片上系统（SoC）设计，书中也有触及，虽然不是本书的主旨，但它提供了一些关于如何将PLD与微处理器、微控制器等集成在一起构建完整系统的初步概念，这让我看到了PLD在未来嵌入式系统中的巨大潜力。书中对常用的EDA（Electronic Design Automation）工具的介绍，也是点睛之笔。它并没有深入到工具的每一个细节操作，而是从整体流程的角度，讲解了如何利用这些工具进行综合、仿真、布局布线和下载，让我对整个设计流程有了清晰的认识。特别是一些关于优化设计以提高性能、降低功耗的实用技巧，更是让我受益匪浅。比如，如何通过流水线技术来提高吞吐量，如何合理使用时钟域交叉（CDC）技术来避免亚稳态等，这些都是在实际项目开发中非常宝贵的经验。这本书的结构逻辑清晰，章节安排合理，从基础到进阶，层层递进，让我在学习过程中能够感到明显的进步，而不是迷失在繁杂的技术细节中。

评分☆☆☆☆☆

这本《可编程逻辑器件基础》真是让我眼前一亮，内容之丰富，讲解之透彻，完全超出了我最初的期待。我一直对数字电路设计有着浓厚的兴趣，但苦于缺乏系统性的学习资料，总是在概念的海洋里打转，难以构建起完整的知识体系。这本书恰恰填补了这个空白。它从最基础的概念入手，比如什么是逻辑门，什么是组合逻辑电路和时序逻辑电路，娓娓道来，如同老友般循循善诱。作者并没有止步于理论的陈述，而是花了大量篇幅去阐述这些基础概念在可编程逻辑器件（PLD）中的具体实现方式，比如如何用硬件描述语言（HDL）来描述逻辑功能，如何将这些描述转化为具体的硬件配置。这一点对我来说尤为重要，因为我一直认为，学习技术不仅仅是理解概念，更重要的是掌握如何将这些概念转化为实际可用的工具和产品。书中对于不同类型的PLD，如CPLD和FPGA，进行了深入的剖析，详细介绍了它们的架构、内部资源以及工作原理。我尤其喜欢其中关于FPGA架构的讲解，对片内时钟管理、可配置逻辑块（CLB）、分布式RAM/ROM、DSP Slice等核心组件的介绍，配以生动形象的图示，让我能够清晰地理解FPGA是如何通过可编程的连接来实现复杂功能的。此外，作者还在书中提供了大量实际的电路设计案例，涵盖了从简单的计数器、译襦器到复杂的微处理器接口、数据通路等，这些案例的设计思路、代码实现以及仿真验证过程都详细记录，让我能够边学边练，快速提升自己的设计能力。读完这本书，我感觉自己不再是那个对PLD一知半解的初学者，而是真正掌握了进入这个精彩世界的钥匙，充满了对未来深入探索的信心和热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在一个错综复杂的数字迷宫中，找到了一张清晰而详尽的地图。《可编程逻辑器件基础》这本书的独特之处在于，它不仅仅是讲解技术本身，更重要的是引导读者去思考“为什么”以及“如何做”。我一直对硬件加速在各个领域的应用非常感兴趣，而PLD，尤其是FPGA，正是实现硬件加速的关键技术之一。这本书详细阐述了如何利用PLD来实现高度并行的计算，如何将CPU无法高效完成的任务卸载到FPGA上，从而显著提升系统的整体性能。书中对于并行计算模型和数据流计算的讲解，让我对如何设计高效的FPGA应用有了全新的认识。我特别欣赏书中对于一些复杂算法在FPGA上实现的案例分析，比如图像处理、信号处理、机器学习等。作者详细剖析了算法的分解、并行化以及在PLD资源上的映射过程，并给出了具体的HDL代码实现和性能评估。这些案例不仅展示了PLD的强大能力，也为我提供了宝贵的实践经验。此外，书中对面向高性能计算（HPC）的PLD设计思路的探讨，也让我看到了PLD在未来计算领域的发展潜力。对于一些关于时序分析和优化的高级技巧，例如关键路径的识别和优化，不同时钟域之间的同步机制，以及如何利用时序报告来指导设计修改，都让我觉得非常有价值。总而言之，这本书不仅仅教授了技能，更培养了一种系统化的设计思维和问题解决能力。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都在寻找一本能够系统性地介绍可编程逻辑器件（PLD）的权威性书籍，而《可编程逻辑器件基础》这本书，恰恰满足了我的这一需求。这本书的讲解非常细致，几乎涵盖了PLD设计中的方方面面。我尤其欣赏书中对硬件描述语言（HDL）在实际设计中的应用。作者并没有将HDL仅仅当作一种编程语言来介绍，而是从硬件实现的本质出发，讲解了如何利用HDL来描述并行、异步的硬件结构，如何编写可综合的代码，以及如何进行功能仿真和时序仿真。书中对于Verilog和VHDL的对比介绍，以及它们在不同设计场景下的优缺点分析，也为我选择合适的HDL提供了参考。我特别喜欢书中对于状态机设计的深入探讨。从简单的有限状态机（FSM）到更复杂的Mealy机和Moore机，再到如何利用HDL来实现这些状态机，作者都给出了清晰的讲解和实用的代码示例。此外，书中还对一些高级的PLD特性进行了介绍，比如多时钟域设计、异步复位和同步复位的使用场景、以及如何处理时钟域交叉（CDC）问题等，这些都是在实际项目中非常容易遇到的挑战，而本书的讲解让我能够更好地应对这些问题。总而言之，这本书为我提供了一个坚实的理论基础和丰富的实践指导，让我对PLD设计有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

《可编程逻辑器件基础》这本书，以一种非常独特而深入的方式，向我展示了可编程逻辑器件的魅力。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次对数字世界探索的精彩旅程。我一直对数字信号处理（DSP）在各个领域的应用非常感兴趣，而PLD，特别是FPGA，是实现高性能DSP的关键技术之一。这本书详细阐述了如何利用PLD来实现各种复杂的DSP算法，例如FFT（快速傅里叶变换）、滤波器、卷积等。作者通过大量的实例，展示了如何将这些算法映射到PLD资源上，如何进行并行化和流水线化处理，从而实现高性能的DSP处理。我尤其欣赏书中对于浮点运算在FPGA上的实现。浮点运算在DSP中非常常见，但将其高效地实现在PLD上需要精心的设计。书中详细介绍了如何利用DSP Slice或自定义浮点单元来实现浮点运算，并给出了相应的HDL代码和性能分析。此外，书中还对一些高级的DSP应用进行了探讨，例如软件无线电（SDR）、图像和视频处理等，这些都让我对PLD在DSP领域的巨大潜力有了更深的认识。总而言之，这本书不仅为我提供了扎实的DSP算法在PLD上实现的理论基础，更激发了我对利用PLD进行更复杂DSP系统设计的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直对嵌入式系统设计充满热情，而可编程逻辑器件（PLD）在其中扮演着越来越重要的角色，《可编程逻辑器件基础》这本书，则为我深入理解PLD在嵌入式系统中的应用提供了绝佳的平台。这本书的内容非常丰富，从PLD的基本原理到其在复杂系统中的应用，都有详细的阐述。我尤其喜欢书中关于如何将PLD作为SoC（System-on-Chip）核心的讲解。作者详细介绍了如何利用FPGA构建定制化的处理器系统，如何集成各种外设接口，以及如何进行软硬件协同设计。书中提供了大量的实际案例，例如基于FPGA的嵌入式Linux系统开发，以及如何利用PLD实现高性能的信号处理单元等，这些案例都让我对PLD在嵌入式领域的强大能力有了直观的认识。我特别欣赏书中对于低功耗设计策略的探讨。在嵌入式系统中，功耗管理至关重要，而这本书则详细介绍了如何通过硬件设计和软件优化来降低PLD的功耗。对于一些高级的低功耗技术，例如动态电压和频率调整（DVFS），以及如何利用低功耗模式来延长电池寿命，都进行了详细的讲解。总而言之，这本书不仅是一本关于PLD技术的权威指南，更是一本关于如何将PLD应用于实际嵌入式系统开发的宝贵资源。