SystemC片上系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:陈曦 徐宁仪

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2004-01-01

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787030122926

丛书系列:

图书标签:

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系统级设计方法与实践：从概念到验证 图书简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入的系统级设计方法论与实践指导，重点聚焦于复杂电子系统从概念构思到最终验证的全过程管理与技术应用。在当前SoC、FPGA及异构计算系统日益复杂化的背景下，传统的基于硬件描述语言（HDL）的自下而上设计方法已暴露出其在抽象层次不足、早期设计空间探索效率低下等方面的局限性。本书立足于解决这一挑战，倡导并详细阐述了基于模型、软件驱动的系统级设计（System-Level Design, SLD）范式。 全书结构清晰，内容覆盖了从系统需求定义、架构建模、性能分析、功能分解，直至软硬件协同设计与系统级验证的完整生命周期。我们坚信，有效的系统设计始于对更高抽象层次的精确把握和对设计约束的早期量化，而非过早地陷入细节的实现泥潭。 第一部分：系统级设计基础与建模范式 本部分奠定了系统级设计的理论基石，并引入了当前主流的建模语言和方法。 第一章：复杂系统设计的挑战与SLD的兴起 深入分析了现代嵌入式系统、SoC以及多核处理器设计面临的复杂度爆炸问题，包括功耗墙、互连瓶颈和验证的指数级增长。阐述了从RTL级设计向更高抽象层次迁移的必然性，并系统介绍了系统级设计（SLD）的核心理念：即在设计流程的早期阶段，利用抽象模型来指导架构决策和系统级功能验证。强调了“正确性优先”的设计哲学。 第二章：系统级建模的基石：抽象层次的选择与权衡 详细探讨了不同抽象层次模型（如事务级模型Transaction-Level Modeling, TLM；行为级模型Behavioral Modeling）的特点、适用场景及其局限性。重点介绍了如何根据设计目标（如性能、功耗、面积）选择最合适的抽象层次。讨论了“异构性建模”的概念，即在同一系统中集成不同抽象层次模型的策略。 第三章：使用统一建模语言进行架构描述 本书将大量篇幅用于介绍如何运用工业界认可的建模工具和语言来描述系统结构和行为。我们深入探讨了基于UML/SysML（系统建模语言）进行系统架构图、活动图和状态机建模的方法。重点在于如何将抽象的系统需求转化为结构化的、可分析的架构模型，为后续的细化奠定基础。 第四章：性能分析与架构空间探索 性能是系统设计的核心指标。本章详细讲解了如何利用建立的抽象模型进行定性和定量的性能分析。内容包括：如何建立准确的性能模型、如何进行关键路径分析（Critical Path Analysis）、延迟与吞吐量的计算方法。更重要的是，本章指导读者如何利用这些模型快速地探索数以百计的潜在架构配置，从而找到最优化的设计起点。 第二部分：细化、分解与软硬件协同设计 在系统架构确定后，设计需要向下细化到具体的软硬件接口和功能实现层面。 第五章：功能分解与模块化设计 系统级设计强调自上而下的分解过程。本章讲解了如何将高层系统功能有效地分解为可由软件或硬件独立实现的子功能模块。讨论了功能划分的标准，如模块的内聚性、耦合度，以及如何确保分解后各模块接口定义的明确性与一致性。 第六章：异构平台上的软件驱动设计 针对现代SoC中常见的CPU、DSP、GPU、专用加速器等异构计算单元，本章深入研究了软件在系统中的驱动作用。详细介绍了软件栈的层次结构、驱动模型以及如何利用编译器和运行时环境来有效管理和调度跨异构核心的任务。强调了软件实现对硬件接口需求的反馈机制。 第七章：硬件抽象层（HAL）与驱动接口的定义 硬件与软件之间的桥梁是硬件抽象层（HAL）。本章详细介绍了如何基于系统级模型来设计健壮、可移植的HAL。内容涵盖了寄存器映射、中断处理、DMA（直接内存访问）控制器的抽象方法，以及如何确保硬件接口规格在设计早期即被冻结并传递给软件团队。 第八章：总线架构与互连的建模与选择 互连结构是影响系统性能和面积的关键因素。本章对比分析了AMBA AXI、NoC（网络级联）等主流片内总线架构的优选标准。重点在于如何对这些互连结构进行建模，并利用模型评估其在不同负载下的带宽、延迟和仲裁效率，从而指导总线带宽的分配策略。 第三部分：系统级验证与实现前导 系统级验证的有效性直接决定了整个设计的成败。本部分侧重于在细节实现前，如何通过模型来确保功能和性能的正确性。 第九章：基于模型的系统级验证环境构建 传统的RTL仿真耗时巨大，无法满足早期验证的需求。本章详细介绍了如何利用TLM模型来构建高效的、高覆盖率的系统级验证平台。讲解了使用测试平台（Testbench）与设计模型（DUT）分离的验证方法，以及如何通过刺激生成器（Stimulus Generator）来覆盖边缘案例。 第十章：功能正确性与性能的早期验证 本章关注于如何利用抽象模型进行功能验证。讨论了断言（Assertions）在系统级模型中的应用，用于捕获设计意图的偏差。同时，详细介绍了如何将性能约束转化为可执行的验证指标，并在仿真过程中实时监控和报告性能违规。 第十一章：从系统模型到RTL/代码的实现转换 系统级模型是实现的“黄金参考”。本章探讨了如何利用模型辅助实现过程。内容包括：如何从行为模型（如C/C++模型）自动或半自动地生成高质量的RTL代码（高层次综合HLS的基础），以及如何将系统级规格转化为软件实现规范。强调了模型与最终实现之间的同步和追溯性。 第十二章：功耗与可测性设计在系统级的考量 功耗管理已成为系统设计的核心挑战。本章指导读者如何在系统架构阶段就对功耗进行建模和估算，包括动态功耗和静态功耗的初步分析。此外，还讨论了如何将DFT（Design for Testability）的可测性要求融入到高层设计中，以减少后续RTL验证和后端的难度。 本书特色 方法论先行： 强调基于模型的设计思维，而非局限于特定工具的使用。 实践导向： 结合行业主流的建模思想和实践案例，确保理论的可操作性。 高层抽象： 将读者的设计视野提升至系统架构层面，有效管理复杂性。 软硬件深度融合： 详细阐述了软硬件划分、接口定义和协同验证的有效策略。 本书适合于电子系统工程师、SoC架构师、嵌入式软件开发人员，以及从事复杂硬件/软件集成的研究人员和高级学生。阅读本书后，读者将能够采用更先进、更高效的方法来设计、分析和验证下一代复杂的片上系统和嵌入式计算平台。

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如果用一个词来形容阅读这本书后的感受，那便是“踏实”。很多关于EDA工具和建模语言的书籍，往往在理论介绍后，最终的案例演示显得过于理想化或过于简化，导致读者在尝试将所学应用于实际项目时，总会遇到各种工具链版本不兼容、仿真环境搭建困难等“泥泞”的问题。然而，这本书的案例驱动部分，似乎预见到了这些陷阱。它提供的仿真脚本和测试平台搭建指南，非常贴合工业界常用的流程，即便是对SystemC环境配置不太熟悉的新手，也能相对顺畅地跑通第一个完整的系统级仿真。更关键的是，它没有回避设计中的“灰色地带”，比如如何处理非标准外设的驱动适配，或者在多线程模型下如何准确地进行事件同步。这种对实际工程挑战的坦诚面对，使得书中的每一个技术点都具有极强的可操作性和实用价值，让人感觉学到的不仅仅是理论，更是可以立即投入到生产环境中去解决问题的能力。

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从语言风格上来看，这本书的作者采用了极其严谨却不失亲切的文笔。它避免了过度使用晦涩的行话，即使在解释那些复杂的硬件描述概念时，也总是能找到一个形象的比喻或一个生活中的类比来辅助理解。例如，在讲解FIFO的背压机制时，作者将其比喻为工厂流水线上的物料堆积，生动直观。这种清晰的表达能力，极大地提升了阅读的流畅度，使得即便是面对如并发性管理、时钟域交叉（CDC）等高难度话题时，读者的注意力也能始终集中在核心概念的理解上，而不是被复杂的术语所困扰。此外，全书的术语表和索引的编排也非常人性化，方便读者在需要快速回顾特定概念时，能够迅速定位。总而言之，这是一部在学术深度、工程实践和读者体验之间取得了绝佳平衡的著作，是该领域内值得长期珍藏和反复研读的参考书目。

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这本书的装帧设计，从拿到手的那一刻起，就给人一种专业而沉稳的感觉。封面那种深邃的蓝色调，搭配上烫金的字体，透露出一种学术的厚重感，让人联想到精密仪器的内部结构。内页纸张的选择也非常考究，触感细腻，打印的文字清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。我特别欣赏扉页上那句引言，它精准地概括了片上系统（SoC）设计的核心挑战与魅力——如何在有限的硅片空间内，实现复杂功能的集成与高效协同。排版上，作者显然花了不少心思，代码块与理论阐述之间的留白处理得恰到好处，使得复杂的硬件描述语言（HDL）片段不会显得拥挤不堪。此外，书中大量引用的图表和流程图，无论是系统架构的宏观鸟瞰，还是模块接口的微观细节，都绘制得极其精细，逻辑层次分明，极大地降低了初学者理解系统级抽象概念的门槛。这种对细节的极致追求，体现了作者在内容组织和视觉呈现上所下的苦功，使得这本书不仅仅是知识的载体，更是一件令人愉悦的阅读对象。

评分☆☆☆☆☆

在深入探讨技术细节之前，这本书在方法论上的构建显得尤为出色。它没有直接跳入晦涩的寄存器传输级（RTL）编码，而是先花了大量的篇幅去铺陈一个完整的系统级设计思维框架。这种“自顶向下”的叙事逻辑，对我这种习惯于从应用需求反推底层实现的工程师来说，提供了极大的帮助。作者巧妙地引入了多个不同粒度的抽象层次，从事务级建模（TLM）开始，逐步向下细化到总线仲裁、中断控制器和电源管理单元的设计考量。尤其值得称赞的是，书中对于“虚拟原型构建”在设计早期迭代中的作用进行了深入剖析，清晰地展示了如何利用SystemC语言的优势，在硬件尚未完全确定的情况下，提前验证软件栈的兼容性与性能瓶颈。这种前瞻性的设计哲学，远超出了单纯的工具使用指南，它塑造了一种面向未来的、注重软硬件协同验证的设计范式。阅读过程中，我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的设计主管，而非仅仅在阅读一本技术手册，这种指导性的体验是很多同类书籍所欠缺的。

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这本书在处理跨学科知识融合方面展现了非凡的功力。片上系统设计本质上是硬件、软件和验证工程的交叉地带，而本书的叙述完美地体现了这种“生态系统”的构建。例如，在论述片上总线协议（如AXI或AHB）的实现时，作者不仅详细描述了硬件信号的时序约束，还同步探讨了操作系统如何通过驱动程序来高效地访问这些总线资源，并给出了典型的中断处理流程代码示例。这种紧密的耦合叙述，使得读者能够清晰地看到一个功能模块是如何从硬件定义延伸到软件调用的完整生命周期。此外，书中对功耗优化和时序收敛的讨论，也融合了高层级的系统约束和底层的电路级影响。对于希望从单一领域（如纯软件或纯数字逻辑）跨越到系统集成领域的专业人士而言，这本书提供了一个极其全面的知识桥梁，让原本看似分散的技术点，在系统这个大背景下找到了它们相互依存的逻辑关系。

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看的扫描版的，还不错，但是貌似有个别小错误 总线建模那里还可以再详细点。 不知道是不是因为SC用的少还是怎么回事，我觉得如果必要的话，可以出第二版了...这么多年，2.3都出来了，本书还是基于2.0的。 望修订。

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看的扫描版的，还不错，但是貌似有个别小错误 总线建模那里还可以再详细点。 不知道是不是因为SC用的少还是怎么回事，我觉得如果必要的话，可以出第二版了...这么多年，2.3都出来了，本书还是基于2.0的。 望修订。