可编程逻辑系统的VHDL设计技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:东南大学出版社

作者:斯科希尔

出品人:

页数:383

译者:

出版时间:1998-1

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787810503792

丛书系列:

图书标签:

• 硬件编程
• VHDL设计
• VHDL
• 可编程逻辑
• FPGA
• 数字电路
• 硬件设计
• Verilog
• EDA
• 集成电路
• 电子工程
• 设计技术

深入探索现代电子系统设计与实现：精选技术读物导览 本书系聚焦于当代电子系统设计与实现的专业技术丛书，旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的工程师、研究人员和高级学生提供全面而深入的理论基础与实践指导。本套丛书不涉及可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD）的具体硬件描述语言（如VHDL、Verilog）的底层语法和综合流程，而是将视野投向更宏观、更基础的系统层面、算法实现效率、以及先进的硬件/软件协同设计范畴。 第一卷：高性能嵌入式系统架构与优化 本卷聚焦于现代嵌入式系统设计的核心挑战：如何在资源受限的环境下实现高吞吐量、低延迟和卓越的能效。 第一章：异构计算平台的系统级建模 本章详细阐述了如何对包含CPU、GPU、DSP、以及定制加速器（如ASIC或专用FPGA加速模块）的复杂异构系统进行建模。内容涵盖了系统级描述语言（System-Level Description Languages, SLDLs）的应用，侧重于性能、功耗、面积（PPA）参数的早期估算和权衡分析。重点讨论了任务分区策略，即如何科学地将系统功能划分到最适合的计算单元上，以最大化并行度和资源利用率。 第二章：内存层次结构与数据流管理 深入分析了现代处理器架构中多级缓存（L1, L2, L3）的工作原理、缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols）的原理与实现复杂度。本章重点探讨了针对特定应用（如图像处理、机器学习推理）的数据访问模式，并介绍了如何通过优化数据布局、预取机制以及DMA（直接内存访问）控制器的配置，来有效隐藏内存访问延迟，确保数据流的平稳和高效。 第三章：实时操作系统（RTOS）与调度理论 本章阐述了硬实时与软实时系统的区别，并详细剖析了主流的实时调度算法，如速率单调（Rate Monotonic）和截止时间单调（Deadline Monotonic）分析。内容还包括任务优先级反转问题、死锁避免机制，以及如何利用现代RTOS内核的特性（如上下文切换开销分析、中断延迟预算）来保证关键任务的时序确定性。 第二卷：先进算法的硬件加速原理与抽象设计 本卷关注如何将计算密集型的算法转化为高效的硬件实现蓝图，强调算法思想与硬件结构之间的映射关系。 第四章：算法并行化与流水线设计基础 本章从理论上探讨了如何识别算法中的固有并行性（如循环展开、数据级并行、指令级并行）。重点讲解了多级流水线（Pipelining）的设计原则，包括如何确定最佳的级数、处理流水线冒险（Stall/Hazard）的机制，以及如何平衡流水线级之间的资源负载。这部分内容侧重于结构化设计思维，而非具体的硬件编码。 第五章：定点数运算与数值精度分析 在没有涉及FPGA具体实现的情况下，本章集中讨论了数字信号处理和机器学习领域中定点数表示法的理论基础。内容包括溢出、截断误差的数学模型，如何根据算法动态范围要求选择合适的字长和小数位数（Q格式），以及如何设计高效的饱和（Saturation）和舍入（Rounding）逻辑单元，以在降低硬件复杂度的同时，将数值误差控制在可接受范围内。 第六章：数据压缩与编码理论在硬件中的映射 本卷探讨了无损（如霍夫曼、算术编码基础）和有损（如变换编码基础）压缩算法的数学原理。重点分析了这些算法中的关键计算模块（如熵编码器、量化器）如何在硬件中实现高效的数据流处理，例如，如何利用查找表（Look-Up Tables, LUTs）加速复杂映射过程，以及如何处理输入数据流的动态变化。 第三卷：系统级验证、形式化方法与设计可靠性 本卷将视角提升到整个电子系统的验证层面，关注如何确保设计的功能正确性、时序完整性和长期可靠性。 第七章：面向高抽象层级的系统验证策略 本章探讨了从系统需求到最终实现过程中，验证方法的演进。内容涵盖了基于高层模型的断言（Assertions）的定义与检查，以及半形式化验证技术（Semi-Formal Verification）。重点介绍了一致性检查流程，例如，如何验证软件模型（如C/C++模型）的行为与硬件抽象模型（如TLM模型）是否保持严格一致。 第八章：时序约束的建立与静态时序分析（STA）基础 本章侧重于设计时序闭环的理论框架。详细阐述了如何准确定义设计中的所有时钟域、输入/输出延迟、以及组合逻辑延误。内容包括建立主时序路径（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的数学模型，以及如何解释STA报告中的关键指标，如裕量（Slack）和关键路径识别，这些分析是确保设计在特定频率下可靠运行的基础。 第九章：硬件可靠性与故障容忍机制 本章探讨了现代SoC和大规模系统在面对随机硬件故障时的应对策略。内容包括错误检测码（如CRC、奇偶校验）的设计与应用、冗余架构（如双核锁步Lockstep、三重模块冗余TMR）的原理及其对系统面积和功耗的影响，以及故障注入测试（Fault Injection Testing）的方法论，以评估设计的鲁棒性。 这套丛书致力于提供一套完整的、跨越算法、架构、以及验证层面的知识体系，帮助读者构建出新一代高性能、高可靠性的电子系统。

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我必须提到这本书在理论深度与工程实践之间的平衡把握得炉火纯青。它绝不是那种停留在概念层面、纸上谈兵的理论著作。相反，书中大量穿插的真实项目案例，特别是那些关于时序约束和资源优化的讨论，简直是工程人员的福音。作者似乎非常了解实际开发中遇到的痛点，比如如何有效处理综合后的网表、如何进行静态时序分析（STA）的初步解读，这些内容给我的启发非常大。书中所给出的设计规范和最佳实践，都是基于多年实际项目经验的总结，读起来让人感觉不是在学习一门课程，而是在向一位经验丰富的前辈请教，这种实战导向的价值是无价的。

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这本书的内容组织逻辑性极强，章节间的过渡几乎是无缝衔接的，仿佛一条精心编织的脉络，引导着读者从基础概念逐步深入到高级应用。初学者可能会担心技术书籍的晦涩难懂，但作者在这本书中展现了高超的教学技巧，他没有急于抛出复杂的公式和代码，而是先用形象的比喻和生活中的实例来铺垫核心思想，这种“由浅入深、循序渐进”的叙事方式，极大地降低了学习门槛。我发现即便是那些在其他教材中常常被我囫囵吞枣略过的部分，在这本书里也变得通俗易懂，作者对知识点的拆解细致入微，确保了读者在进入下一阶段学习前，对当前内容已经有了坚实的掌握。

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这本书的语言风格非常独特，它既有学术著作的严谨性，又不失一种略带幽默和亲切感的交流口吻。作者在阐述复杂技术难题时，会使用一些非常生动的类比，比如将寄存器的复位比作“给机器按下重启键”，这种贴近生活的描述方式，让冰冷的数字逻辑世界瞬间鲜活了起来。在某些关键算法的解释部分，作者甚至会像一位老朋友在耳边轻声细语地为你剖析难点，丝毫没有高高在上的学究气。这种人文化的写作风格，极大地缓解了阅读过程中的枯燥感，使得我在攻克那些原本令人头疼的技术难点时，也保持了相当高的学习热情和专注度。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了一种哑光的材质，手感细腻，那种深沉的蓝色调搭配着简洁的白色字体，显得既专业又不失现代感。内页的纸张质量也相当不错，文字排版清晰，间距适中，即便是长时间阅读也不会让人感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，书中的插图和电路图的印刷质量非常高，线条锐利、细节清晰，这对理解复杂的逻辑结构至关重要。我尤其喜欢它在关键概念旁边的注释框设计，用稍微不同的字体或背景色区分开来，使得重点突出，阅读体验流畅自然。整体来看，这本书在物理呈现上达到了一个很高的水准，看得出出版方在细节上是下足了功夫的，让人在捧读时就能感受到一种对知识的尊重。

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从我个人的学习路径来看，这本书的价值在于它提供了一个完整的、自洽的技术知识体系，而不是零散的知识点集合。它成功地将硬件描述语言的语法、数字系统架构、以及综合与布局布线的底层原理，串联成一个统一的认知框架。读完之后，我感觉自己对于整个可编程逻辑器件（PLD）的设计流程有了一个全局的、宏观的认识，不再是只见树木不见森林。更重要的是，它教会了我们如何“思考”设计，而不是仅仅学会如何“编写”代码。这种思维方式的培养，是任何一本合格的专业书籍所追求的最高目标，而这本书无疑达到了这个标准。

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