本书是《数字系统设计基础》(由西安电子科技大学出版社出版)的续篇,它从系统角度出发,介绍了利用EDA技术,自上而下地设计数字系统的基本方法和技巧。其主要内容包括:第1章,数字系统设计概述;第2章,数字系统的建模和结构;第3章,数字系统的算法描述;第4章,数字系统的VHDL语言描述;第5章,数字系统设计的基本步骤和有关设计技巧;第6章,典型EDA开发工具介绍;第7章,仿真、逻辑综合和下载;第8章,数字系统检测与可检测性设计;第9章,SOC和硬件/软件协同设计技术;第10章,数字系统设计实例。书中列举了众多实例,从工程实际出发,讨论了许多工程设计中遇到的棘手问题,例如,如何消除冒险现象,降低系统功耗,提高系统速度等。
本书简明扼要,内容新颖,是一本面向21世纪的革新教材。它可以作为大学本科和研究生的教科书,也可以作为从事电子电路设计的工程人员的参考书。
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当我深入阅读到关于硬件描述语言(HDL)的部分时,我发现作者的功力深厚,对Verilog和VHDL的权衡分析极其到位。他没有偏袒任何一种语言,而是从设计哲学、代码可读性以及综合工具链的兼容性等多个维度进行了客观的比较。比如,书中对于“结构化描述”和“行为级描述”的切换时机和适用场景的探讨,简直是教科书级别的范例。我记得有一章专门讲了如何避免常见的HDL陷阱,比如竞争冒险和锁存器的意外产生,作者用了一个非常形象的例子——“数字世界的交通堵塞”,详细剖析了这些问题在仿真和实际硬件中可能导致的灾难性后果。更棒的是,他没有止步于语法层面的介绍,而是将HDL的编写与目标硬件(如特定的ASIC单元或主流FPGA架构)的资源消耗紧密联系起来。读完这部分,我感觉自己对HDL的理解从一个“会写代码的工具人”提升到了一个“懂得为硬件资源做最优解的设计师”的层面,这对于追求高性能和低功耗的现代设计至关重要。
评分这本《现代数字系统设计》的封面设计得相当吸引人,那种深沉的蓝与明亮的橙色交织,似乎就预示着它要带我们穿越传统与前沿的界限。初翻开,首先映入眼帘的是作者对于数电基础概念的梳理,那种行云流水般的叙述方式,简直像是老教授在跟你面对面讲解,每个公式推导的每一步都交代得清清楚楚,绝不含糊。我尤其欣赏它在讲解时序逻辑和组合逻辑时所采用的类比手法,比如将时序电路比作工厂流水线上的各个工序,而状态机则是控制整个流程的大脑,这种具象化的描述,让那些原本抽象的布尔代数和状态转移图瞬间变得立体起来。对于初学者来说,这本书就像是一个耐心的向导,它没有一开始就抛出复杂的FPGA或ASIC的细节,而是扎扎实实地从最底层的逻辑门开始构建认知大厦。书中的插图精美且信息密度适中,无论是卡诺图的化简过程还是有限状态机的设计实例,图示都能完美地辅助文字理解,让人读起来一点都不觉得枯燥乏味,反而有一种“原来如此”的顿悟感。特别是对于像我这样,虽然学过基础理论但实战经验不足的人来说,它为后续深入学习打下了极其坚实的地基,绝对是案头必备的参考书。
评分作为一本技术手册类的书籍,其配套的学习资源和练习题的质量往往决定了它的“生命力”。《现代数字系统设计》在这方面做得非常出色。随书附带的实验指导书(或者说是配套的在线资源,我获取的是电子版)设计得极具挑战性又不至于让人望而却步。每一个实验都紧密围绕书中的核心理论,比如从设计一个简单的移位寄存器到最后构建一个简易的RISC处理器流水线。这些实验并非简单的“照葫芦画瓢”,而是要求读者在既定约束下进行优化和权衡。例如,在实现一个乘法器的实验中,它会要求读者对比串行、并行和Booth编码乘法器在延迟和资源占用上的差异。这种动手实践的导向性,使得理论知识能够迅速转化为实实在在的工程能力,而非仅仅停留在纸面上。对于自学者来说,这种结构化的实践流程,是避免“学了就忘”的有效解药。
评分这本书的后半部分,着实让人眼前一亮,因为它勇敢地触及了现代SoC(系统级芯片)设计的前沿议题。作者显然对当前业界的技术趋势有着敏锐的洞察力。关于片上网络(NoC)的设计原理,讲解得非常透彻,从传统的总线结构到二维Mesh和Torus网络拓扑的演进,每一步的性能提升逻辑都交代得清清楚楚。最让我印象深刻的是关于低功耗设计策略的介绍,它不仅仅提到了门控时钟和电源门控这些基础手段,还深入剖析了动态电压和频率调整(DVFS)在自适应系统中的应用潜力。书中用了一个很复杂的功耗模型来演示如何通过软件算法来精确控制硬件功耗,这种软硬件结合的视角,让我认识到,单纯的硬件设计已经无法适应未来移动和物联网设备对能效的苛刻要求。这本书的视野之开阔,让我手中的其他专业书籍显得有些“过时”了,它更像是一张通往未来芯片设计蓝图的门票。
评分整体而言,这本书的叙事风格是沉稳而又不失激情的,它成功地平衡了理论的深度和实践的广度。我特别欣赏作者在介绍复杂算法时所流露出的那种对“优雅设计”的追求。比如在探讨异步电路设计时,他不仅介绍了规范的握手协议,还讨论了如何利用亚稳态的特性来提升系统的鲁棒性,这种对设计艺术的探讨,远超了一般教材的范畴。阅读这本书的过程,就像是与一位经验丰富、洞察深刻的资深工程师进行了一场长达数百小时的深度交流。它不仅仅是教会你“如何做”,更重要的是教会你“为何要这样设计”,培养的是一种系统级的思维模式。对于有志于从事ASIC前端设计、FPGA系统集成或者嵌入式系统核心研发的人士来说,这本书无疑是一部里程碑式的著作,它提供的知识体系是经得起时间检验的,并且足以支撑读者在未来十年内面对行业的技术迭代与升级。
评分| 数字系统设计自动化
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