EDA技术与VHDL

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页数:439
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出版时间:2005-7
价格:39.00元
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isbn号码:9787302093640
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  • 计算机科学与技术
  • 编程
  • 电子学
  • 清华教材
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具体描述

《硬件描述语言原理与实践》 本书旨在为读者深入剖析现代电子设计自动化(EDA)的核心驱动力——硬件描述语言(HDL),并以Verilog HDL为例,详细阐述其语法、语义及其在数字系统设计中的应用。本书内容涵盖从基础的逻辑门抽象到复杂的系统级建模,力求为读者构建扎实的HDL理论基础和丰富的实践经验。 第一部分:数字系统设计基础与HDL入门 本部分将为初学者构建坚实的数字系统设计知识体系。首先,我们将回顾数字电路设计的经典方法,包括真值表、卡诺图化简、状态机设计等,为理解HDL的抽象能力奠定基础。随后,我们将正式引入硬件描述语言的概念,解释其在电子设计流程中的关键作用,以及与传统电路图设计模式的差异。 数字逻辑基础回顾: 组合逻辑与时序逻辑的构成原理、基本逻辑门(AND, OR, NOT, XOR等)功能、组合逻辑电路(加法器、译码器、多路选择器等)设计方法、时序逻辑电路(触发器、寄存器、计数器、移位寄存器等)工作机制。 EDA简介与HDL的定位: 介绍EDA技术在电子产品开发中的重要性,如缩短设计周期、提高设计精度、支持复杂系统集成等。明确HDL作为一种高级抽象工具,如何实现设计思想的快速表达和逻辑功能的仿真验证。 Verilog HDL入门: 介绍Verilog HDL的历史、标准和基本结构。详细讲解Verilog的设计单元(module)、端口(port)的声明与连接方式,以及赋值语句(assign, always)的语法和区别。通过简单的组合逻辑电路(如全加器、多路选择器)和时序逻辑电路(如D触发器、简单的寄存器)的Verilog实现,帮助读者建立初步的HDL编程感知。 第二部分:Verilog HDL的高级建模与设计技巧 本部分将深入探讨Verilog HDL的各项高级特性,引导读者掌握更复杂、更高效的数字系统建模方法。我们将重点关注行为级建模、数据流建模以及结构化建模的融合应用,并介绍如何利用Verilog实现各种常用的数字模块。 行为级建模: 详细介绍`always`块的不同敏感列表(`always @()`,`always @(posedge clk)`,`always @(negedge clk or posedge reset)`等)及其在组合逻辑和时序逻辑设计中的应用。讲解阻塞赋值(=)与非阻塞赋值(<=)的语义和使用场景,这是编写正确时序逻辑的关键。 数据流建模: 深入讲解`assign`语句的用法,以及如何利用它高效地描述组合逻辑电路。介绍连续赋值与`always`块的交互。 结构化建模: 讲解如何通过实例化其他模块(component instantiation)来构建层次化的设计。介绍模块实例化时的端口映射(positional mapping and named mapping)以及参数传递(parameter passing)技术,这对于设计可重用模块至关重要。 常用数字模块的Verilog实现: 算术逻辑单元(ALU): 设计一个能够执行加、减、逻辑与、逻辑或等基本运算的ALU。 状态机(FSM): 详细讲解有限状态机的类型(Mealy型和Moore型),以及如何使用Verilog描述状态机的状态转移和输出逻辑。通过实例(如序列检测器、交通灯控制器)来巩固FSM的设计。 存储器: 介绍RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)的Verilog建模方法,包括单端口RAM、双端口RAM的实现。 移位寄存器与计数器: 详细讲解不同类型的移位寄存器(串入串出、串入并出等)和计数器(同步计数器、异步计数器、可预置计数器)的Verilog设计。 第三部分:Verilog HDL仿真与综合 掌握HDL语言不仅仅是编写代码,更重要的是能够对其进行有效的仿真验证,并将设计转化为实际的硬件电路。本部分将重点介绍Verilog仿真流程、仿真时序控制以及设计综合的概念和基本原则。 Verilog仿真基础: 介绍仿真模型(behavioral, RTL, gate-level)以及仿真器的工作原理。讲解如何编写testbench(测试平台)来验证设计的正确性,包括激励信号的产生、输出结果的监测与比对。 仿真控制与时序: 详细讲解仿真时间单位、仿真精度、`initial`块和`always`块在仿真中的执行顺序。介绍`wait`语句、``延迟等时序控制机制。 可综合Verilog(Synthesizable Verilog): 区分可综合与不可综合的Verilog语句。解释什么样的Verilog代码可以被综合工具理解并映射到硬件门电路。介绍综合工具的基本工作流程,包括逻辑优化、技术映射等。 综合实例分析: 通过一个实际的设计(如一个简单的CPU控制单元),演示如何编写可综合的Verilog代码,并说明在综合过程中需要注意的事项,例如避免锁存器(latch)的产生,如何正确使用寄存器等。 第四部分:高级主题与设计实践 本部分将触及一些更深入的Verilog HDL应用,并强调在实际工程中进行设计的最佳实践。 并行与流水线设计: 探讨如何在Verilog中利用并行性来提高电路性能。介绍流水线(pipelining)的设计概念及其在Verilog中的实现技巧,以提高吞吐量。 可重用IP核设计: 讲解如何设计模块化的、参数化的IP核,以实现设计的重用和可扩展性。 常用EDA工具链简介: 简要介绍主流EDA厂商(如Synopsys, Cadence, Xilinx/AMD, Intel)提供的仿真工具(如VCS, NCSIM, QuestaSim)和综合工具(如Design Compiler, Vivado Synthesis, Quartus Synthesis),以及 FPGA/ASIC的后端设计流程。 设计调试与时序收敛: 讨论在仿真阶段进行逻辑调试的常用方法,以及在实际综合和布局布线后可能遇到的时序问题(如时序违例),并介绍一些基本的时序收敛策略。 案例研究: 通过一个稍微复杂的数字系统设计案例(例如一个简单的RISC处理器核心的控制器部分),整合前述的各项技术,进行端到端的Verilog设计、仿真和综合演示。 本书旨在通过理论讲解与代码实例相结合的方式,帮助读者全面掌握Verilog HDL这门强大的硬件描述语言。通过本书的学习,读者将能够独立完成复杂的数字系统设计,并具备将设计转化为实际硬件的能力,为进一步深入学习FPGA/ASIC设计打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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当我初次翻阅《EDA技术与VHDL》这本书时,我就被其深度和广度所折服。它不仅仅是一本介绍VHDL语言的书,更是对整个EDA(Electronic Design Automation)技术体系的一次全面梳理。我了解到,EDA技术是现代集成电路设计不可或缺的工具,它涵盖了从概念设计到物理实现再到最终验证的整个流程。这本书如何将VHDL这个核心的硬件描述语言,与EDA工具链紧密结合,是一个我非常感兴趣的点。我特别希望书中能够深入讲解VHDL在不同设计层次上的应用。例如,在系统级设计中,VHDL是如何用来描述高层次的功能模块和接口协议的?在RTL(Register Transfer Level)设计中,VHDL又是如何被用来精确地描述寄存器和组合逻辑的行为?而到了门级网表(gate-level netlist)层面,VHDL又扮演着怎样的角色?书中是否会提供一些关于如何选择合适的抽象层次来优化设计效率和性能的指导?同时,我对书中关于VHDL综合(synthesis)的讨论也充满了期待。我知道,并非所有的VHDL代码都能够被成功地综合成有效的硬件电路。我希望书中能够详细讲解哪些VHDL结构是可综合的,哪些是不可综合的,以及如何编写可综合、高效的VHDL代码。这本书在我心中,不仅仅是一本技术读物,更是一份深入了解数字硬件设计奥秘的钥匙,我迫不及待地想通过它去探索更多未知的领域。

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这本书给我带来的最直观感受是其内容的系统性与实用性的完美结合。它并没有停留在泛泛而谈的概念层面,而是深入到EDA技术在实际项目中的具体应用。对于VHDL语言,书中不仅仅讲解了基本的语法结构,更侧重于如何利用VHDL来描述复杂的数字逻辑功能,并最终能够被综合成可执行的硬件。我非常期待书中能够提供一些关于如何进行模块化设计的指导,例如如何将一个大的设计分解成若干个小的、可管理的模块,以及如何有效地进行模块之间的接口设计和通信。这对于大型项目的开发尤为重要。同时,书中对时序分析的讲解也让我产生了浓厚的兴趣。我了解到,在数字电路设计中,时序是至关重要的,如果时序不满足要求,即使逻辑功能正确,电路也无法正常工作。我希望书中能够详细讲解时序约束的设置方法,如何理解时序报告,以及如何通过优化VHDL代码或调整综合/布局布线选项来解决时序违例问题。书中是否会提供一些实际的项目案例,例如一个简单的RISC-V处理器核心的VHDL设计,或者一个数字通信系统的调制解调器设计?如果能够看到这些案例的详细实现过程,从需求分析、架构设计,到VHDL编码、仿真验证,再到时序分析和优化,那将是无价的学习材料。这本书在我心中,不仅仅是一本技术书籍,更是一份宝贵的工程实践经验的总结,我希望能从中汲取养分,提升我的实际设计能力。

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初次接触这本书,最令我印象深刻的便是它对于EDA概念的引入方式。它并没有上来就抛出晦涩的专业术语,而是从工程实践的角度出发,娓娓道来EDA工具在现代集成电路设计流程中扮演的不可或缺的角色。我了解到,EDA技术并非仅仅是编写代码,更是一种系统性的工程方法论,它贯穿了从概念提出、逻辑设计、物理实现到最终验证的整个生命周期。书中对VHDL的阐述也给我带来了新的视角。它不仅仅被描述为一种硬件描述语言,更被看作是一种将抽象的逻辑功能转化为具体硬件实现的桥梁。我开始理解,VHDL的强大之处在于其丰富的并发和并行处理能力,这使得我们可以用一种类似于软件编程的直观方式来描述复杂的数字电路。书中对VHDL语法特性的讲解,特别是对并发语句、进程、信号赋值等概念的阐释,都显得十分清晰易懂。我特别期待书中能够深入探讨VHDL中的状态机设计,因为这是很多数字系统设计的核心,无论是简单的时序控制器还是复杂的微处理器,都离不开状态机的应用。此外,书中对仿真方法的介绍也引起了我的兴趣。了解到如何通过波形分析、断点调试等方式来验证VHDL代码的正确性,这对于避免设计中的潜在错误至关重要。我希望书中能提供一些具体的仿真实例,演示如何设置仿真激励、分析仿真结果,以及如何通过仿真来优化设计。总的来说,这本书在我心中勾勒出了一个清晰的EDA与VHDL学习路线图,让我对接下来的学习充满了期待。

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作为一名在校研究生,我对《EDA技术与VHDL》这本书抱有极高的期望。我一直在寻找一本能够系统性地讲解如何从高层次抽象到低层次实现,最终生成可执行硬件的教程。这本书的出现,恰好填补了我在这一领域的知识空白。我最关心的是书中对VHDL在FPGA设计中的实际应用。这不仅仅包括语言本身的语法,更重要的是如何将VHDL代码映射到FPGA的硬件资源上。书中是否会详细讲解FPGA的内部结构,例如查找表(LUT)、触发器(Flip-Flop)和布线资源,以及VHDL语句是如何被综合成这些硬件单元的?我希望书中能提供一些关于如何优化VHDL代码以充分利用FPGA资源的指导,例如如何设计高效的状态机,如何处理时序约束,以及如何避免综合器难以处理的结构。另外,对于EDA工具的使用,我希望书中能够提供一些实际操作的指导。例如,如何利用Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime等工具进行项目创建、代码编写、仿真、综合、实现和下载。书中是否会包含一些实际的FPGA开发板上的项目案例,让我们能够亲手实现一些有趣的数字电路?例如,一个简单的数码管显示驱动,或者一个简易的MIDI播放器?我希望这本书能够帮助我将理论知识转化为实践技能,并为我未来的科研和工程应用打下坚实的基础。

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从一个初学者接触EDA技术和VHDL语言的角度来看,这本书无疑是我的理想选择。它能够在我对这个领域一无所知的时候,给我一个清晰的指引。我尤其关注书中关于VHDL基础知识的讲解,例如如何定义实体(entity)和架构(architecture),如何使用信号(signal)和变量(variable),以及如何编写并发语句和顺序语句。我希望书中能够通过大量简单易懂的代码示例,来帮助我理解这些基本概念。同时,我对书中关于EDA工具的基本操作也充满了期待。我知道,学习EDA技术离不开EDA工具的使用,例如仿真器和综合器。我希望书中能够对这些工具的基本界面和常用功能进行介绍,即使只是入门级别的操作,也能让我对EDA工具的使用有一个初步的认识。更重要的是,我希望书中能够提供一些简单但完整的项目案例,让我能够从头到尾地完成一个小的数字逻辑设计。例如,设计一个简单的加法器,或者一个移位寄存器,并通过仿真来验证其功能。通过这样的实践,我才能真正地将书本上的知识内化,并建立起对EDA技术和VHDL语言的信心。这本书在我心中,不仅仅是一本教科书,更是一位循循善诱的老师,它能够带领我在数字逻辑设计的道路上,迈出坚实的第一步。

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这本书的封面设计就透着一股扎实的学究气,书名“EDA技术与VHDL”也直截了当,没有半点花哨。拿到手里沉甸甸的,厚厚的几百页,光是翻看目录就觉得信息量巨大。作为一名初涉数字逻辑设计领域的在校学生,我对EDA(Electronic Design Automation)技术充满了好奇,也深知VHDL(VHSIC Hardware Description Language)在FPGA(Field-Programmable Gate Array)开发中的重要性。然而,市面上关于这方面的书籍,要么过于理论化,要么就停留在基础的语法讲解,很难找到一本能够系统性地引导我从概念到实践,再到项目开发的读物。我尤其关注的是书中是否能提供一些真实的、有代表性的设计案例,比如如何利用VHDL描述一个简单的CPU控制器,或者设计一个高效的滤波器。同时,我期待书中能够深入讲解EDA工具链的使用,例如Xilinx ISE或Intel Quartus Prime,它们不仅仅是代码编辑器,更是一个复杂的集成开发环境,包含了仿真、综合、布局布线等关键步骤。如果书中能对这些工具的操作流程、关键设置以及可能遇到的问题进行详尽的分析和指导,那就再好不过了。我非常希望这本书能够帮助我理解VHDL的精髓,掌握在实际项目中如何有效地运用它来描述硬件行为,并通过EDA工具将其转化为可执行的电路。更进一步,我希望能学习到一些高级的VHDL设计技巧,例如如何编写可综合、高效的代码,如何进行有效的时序约束,以及如何进行全面的仿真验证,以确保设计的正确性和性能。总而言之,我对这本书的期望是,它能成为我学习EDA技术和VHDL语言的“圣经”,能够带领我走出迷茫,稳步走向数字逻辑设计的殿堂。

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从一位资深硬件工程师的角度来看,这本书的结构安排和内容深度都达到了相当的高度。它并非一本仅仅停留在基础语法和概念的入门教材,而是深入到了EDA技术在实际项目开发中的应用层面。书中对于VHDL语言的讲解,不仅仅局限于语法细节,更侧重于如何利用VHDL来描述真实的硬件功能,例如如何建模时序逻辑、组合逻辑,以及如何处理异步和同步信号。我尤其关注书中对于可综合VHDL代码的编写原则的讨论。我知道,很多时候,我们编写的代码可以在仿真器中正常运行,但却无法被综合成有效的硬件电路,或者综合出来的电路效率低下。这本书能否提供一套系统性的方法论,指导读者如何编写出既符合逻辑要求,又能被高效综合的代码?这对我来说至关重要。此外,书中对EDA工具链的深入剖析也让我充满期待。例如,对于逻辑综合工具,我希望能了解其背后的算法原理,以及如何通过设置综合选项来优化电路的时序和面积。对于时序分析工具,我希望能学习如何理解时序报告,如何进行时序约束,以及如何解决时序违例问题。书中能否包含一些具有挑战性的设计案例,例如一个简单的ARM处理器核心的VHDL描述,或者一个高速数据采集系统的设计?如果能够看到书中详细地剖析这些案例,从需求分析、架构设计、VHDL编码,到仿真验证和时序优化,那将是极具价值的学习材料。我希望这本书能够帮助我将理论知识转化为解决实际工程问题的能力,提升我的EDA设计水平。

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我是一名嵌入式系统开发工程师,平时工作主要涉及软件编程,但对底层硬件设计也一直抱有浓厚的兴趣。拿到《EDA技术与VHDL》这本书,我被它所涵盖内容的广度和深度所吸引。对于EDA技术,我理解它是在电子设计过程中利用计算机软件来辅助设计、验证和优化的自动化技术。这本书是否会深入探讨EDA在整个芯片设计流程中的作用,比如从前端的逻辑设计到后端的物理设计,再到最终的制造和测试?特别是VHDL在其中扮演的角色,它是如何作为一种描述语言,将我们脑海中的电路概念转化为计算机可理解的语言,进而被EDA工具进行处理?我非常期待书中能有一些关于VHDL在不同应用场景下的实例,比如在SoC(System on Chip)设计中,VHDL是如何被用来描述各个IP核之间的接口和通信协议的?或者在数字信号处理领域,VHDL是如何用来实现高速的滤波器和FFT(Fast Fourier Transform)算法的?我希望这本书能够帮助我理解VHDL的强大表达能力,以及如何利用它来设计复杂的数字系统。同时,我也希望书中能够对EDA工具链的实际操作提供一些指导,即使不是最前沿的工具,但基础的操作流程和一些核心的概念讲解,也能让我受益匪浅。这本书在我心中,不仅仅是一本技术书,更是一扇通往数字硬件设计世界的窗户,我迫不及待地想通过它去探索更广阔的领域。

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当我翻开《EDA技术与VHDL》这本书时,首先映入我眼帘的是其清晰的排版和高质量的插图。这对于一本技术书籍来说至关重要,能够极大地提升阅读体验。书中对于EDA概念的引入,并非生硬的定义堆砌,而是通过对实际工程问题的分析,引出EDA技术如何有效地解决这些问题。我尤其欣赏书中对VHDL语言的介绍方式。它并没有急于讲解复杂的语法,而是从描述硬件行为的基本概念出发,循序渐进地引导读者理解。我特别关注书中对VHDL并发模型的阐述。我知道,硬件的本质就是并发的,而VHDL作为硬件描述语言,其核心优势就在于能够很好地表达并发行为。书中是否会通过清晰的图示和代码示例,来解释进程(process)语句、敏感列表(sensitivity list)、信号(signal)和变量(variable)之间的区别和联系?我希望书中能够提供一些关于如何设计高效、易于理解的并发模型的技巧,例如如何避免竞争冒险(race condition)和死锁(deadlock)。此外,书中对仿真和验证方法的介绍也引起了我的兴趣。我了解到,仿真在硬件设计中是不可或缺的一环,它能够帮助我们尽早发现设计中的错误。我希望书中能够提供一些关于如何编写有效的测试平台(testbench),如何利用仿真工具进行调试,以及如何进行事后分析(post-analysis)的指导。这本书在我心中,不仅仅是一本知识的载体,更是一份学习的指南,指引我在EDA技术与VHDL的世界里稳步前行。

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翻阅此书,我被其中蕴含的深厚学术底蕴所吸引。它不仅仅是一本技术手册,更是一份对数字逻辑设计思想的系统梳理。书中对EDA技术的发展历程和未来趋势的探讨,让我对这一领域有了更宏观的认识。特别是它在介绍VHDL语言时,并没有将其孤立地看待,而是将其置于整个硬件设计方法学的大背景下进行阐述,这使得我对VHDL的理解更加深入。我特别欣赏书中对于VHDL建模范式的分类和讲解。例如,行为级建模、数据流建模和结构级建模,以及它们在不同设计阶段的应用场景。我渴望了解书中是否能够提供一些关于如何选择合适的建模方式来提高设计效率和可读性的建议。同时,我对书中关于VHDL并发机制的深入分析产生了浓厚的兴趣。理解进程(process)语句、信号(signal)和变量(variable)的区别,以及它们在并发执行中的作用,是掌握VHDL的关键。我希望书中能够通过生动的实例,例如多时钟域处理、优先级编码器等,来清晰地阐明这些概念。此外,书中对仿真和验证策略的探讨也让我耳目一新。了解到如何设计全面的测试平台(testbench),如何利用断言(assertion)来检查设计中的关键属性,以及如何进行形式验证,这些都将极大地提升我的设计信心。我希望这本书能够引领我深入探索VHDL的语言特性,并将其与EDA工具完美结合,最终能够独立完成复杂的数字逻辑设计项目。

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挺不错的书。可以用来入门。

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