SOC/ASIC设计.验证和测试方法学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中山大学

作者:沈理

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2006-3

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787306026828

丛书系列:

图书标签:

• SOC设计
• ASIC设计
• 验证方法学
• 测试方法学
• 芯片验证
• 芯片测试
• 数字电路验证
• 数字电路测试
• 硬件验证
• 硬件测试

《数字集成电路：架构、设计与性能优化》 本书深入探讨现代数字集成电路（IC）设计的全貌，从概念架构到最终性能的精细调优。它为读者提供一个系统性的框架，以理解和掌握复杂数字芯片的设计流程、关键技术和优化策略。 第一部分：数字系统架构与逻辑设计 本部分首先奠定坚实的理论基础，介绍数字系统设计的核心概念。我们将从布尔代数和逻辑门开始，逐步深入到组合逻辑和时序逻辑电路的设计原理。读者将学习如何构建基本的逻辑单元，理解状态机的设计方法，以及如何对复杂逻辑进行分解和优化。 组合逻辑设计： 详细阐述多路选择器、译码器、编码器、加法器、比较器等组合逻辑模块的原理与实现。重点分析逻辑函数的化简方法，如卡诺图和奎因-麦克拉斯基算法，以及它们在降低门数和功耗方面的作用。 时序逻辑设计： 深入讲解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）和寄存器的构造，以及它们在存储和时序控制中的应用。我们将分析状态机的不同类型（如Moore和Mealy模型），以及如何使用状态转移图和状态表来设计和实现有限状态机。 系统级建模： 介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，作为描述和实现数字逻辑的强大工具。通过实例演示，读者将学会如何使用HDL进行模块化设计、参数化设计和层次化设计，为后续的综合和仿真奠定基础。 第二部分：集成电路设计流程与物理实现 本部分将引导读者穿越集成电路设计的完整流程，从逻辑设计到最终的物理版图。我们将详细解析综合、布局、布线等关键步骤，并介绍支撑这些步骤的EDA（电子设计自动化）工具。 逻辑综合： 深入讲解逻辑综合的目标，包括面积、速度和功耗的权衡。分析综合工具如何将HDL代码转换为门级网表，并介绍不同综合策略的应用，如时序驱动综合和面积驱动综合。 物理设计： 详细介绍物理设计的各个环节。 布局（Placement）： 探讨如何将逻辑门和寄存器放置在芯片的特定位置，以优化信号延迟和功耗。分析不同的布局算法，如模拟退火和力导向布局。 时钟树综合（CTS）： 详细讲解时钟信号的分配策略，包括时钟扇出、时钟偏斜（skew）和占空比失真（duty cycle distortion）的控制，以确保整个芯片的时序同步。 布线（Routing）： 阐述如何连接物理布局中的单元，形成完整的电路互连。分析全局布线和详细布线算法，以及如何处理布线拥塞和时序违例。 物理验证： 介绍设计规则检查（DRC）和寄生参数提取（LVS）等物理验证流程，以确保芯片制造的可行性和设计的正确性。 第三部分：性能分析与优化技术 本部分专注于提升数字集成电路的性能，包括速度、功耗和可靠性。读者将学习如何识别性能瓶颈，并运用各种优化技术来克服这些挑战。 时序分析（Static Timing Analysis, STA）： 深入讲解静态时序分析的原理和方法，包括建立时间（setup time）和保持时间（hold time）违例的分析。学习如何使用STA工具来评估设计的时序裕度，并识别关键路径。 功耗分析与优化： 探讨数字电路的功耗来源（动态功耗和静态功耗），并介绍多种功耗优化技术。 门控时钟（Clock Gating）： 讲解如何通过选择性地禁用不活动的逻辑块的时钟来降低动态功耗。 多电压域（Multi-Voltage Domains）： 介绍如何为不同性能要求的模块采用不同的电压，以实现功耗的降低。 电源门控（Power Gating）： 探讨如何完全关闭不使用模块的电源，以最大限度地降低静态功耗。 面积优化： 介绍各种用于减小芯片面积的技术，如逻辑优化、共享逻辑的使用以及高密度单元的选择。 可靠性考虑： 讨论在设计中需要考虑的可靠性问题，如电迁移（electromigration）、IR Drop（电源压降）和热效应，并介绍相应的分析和规避方法。 第四部分：现代设计方法学与前沿技术 本部分将触及现代IC设计所面临的新挑战，并介绍应对这些挑战的方法和技术。 低功耗设计（Low Power Design）： 整合前面讨论的功耗优化技术，并探讨更高级的低功耗设计方法，如动态电压频率调整（DVFS）。 高级工艺节点的设计挑战： 分析随着半导体工艺节点的不断缩小，所带来的新设计挑战，如量子效应、工艺变化和互连电阻电容的显著增加。 IP集成与SoC设计： 介绍如何将预先设计好的知识产权（IP）核集成到复杂的系统级芯片（SoC）中，以及SoC设计的关键考虑因素，如总线协议、接口设计和系统级验证。 本书旨在为电子工程、计算机工程领域的学生、研究人员以及IC设计工程师提供一套全面、深入且实用的指导。通过对本书的学习，读者将能够自信地应对复杂数字集成电路的设计挑战，并掌握创造高性能、低功耗数字芯片的关键技能。

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阅读这本书的过程，就像是在攀登一座技术高峰，每深入一层，视野就开阔一分。我对其中关于形式化验证（Formal Verification）章节的评价极高。在这个领域，理论性强且实践难度大是普遍现象，但本书巧妙地将抽象的数学原理与具体的验证场景（如安全属性、一致性检查）结合起来。它不仅仅是罗列了各种验证工具的使用方法，更重要的是阐释了如何构建有效的假设（Assumptions）和约束（Constraints），这是形式化验证成功的关键。书中对覆盖率收敛的策略分析，尤其是在处理遗留代码（Legacy Code）时的回归测试策略，提供了许多宝贵的经验之谈。我印象深刻的是，作者用一种近乎“侦探推理”的方式，指导读者如何从失败的仿真波形中抽丝剥茧，定位深层次的架构缺陷。这本书的叙述节奏张弛有度，使得即便是面对高难度的验证技术，读者也能保持清晰的思路，不至于在中途感到迷失方向。

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这部关于SOC/ASIC设计、验证与测试方法学的书籍，从我个人的角度来看，它在很大程度上成功地搭建了一个从理论到实践的桥梁。首先，书中对于设计流程的梳理非常清晰，特别是对RTL编码规范的讲解，让我得以一窥业界大厂的实践标准。作者并没有停留在教科书式的定义层面，而是通过大量的案例分析，深入浅出地展示了如何在复杂的SoC架构中实现高效、可靠的设计。比如，在功耗管理模块的设计部分，书中详细剖析了各种低功耗技术（如时钟门控、电源门控）的权衡取舍，这对于我目前正在进行的项目至关重要。我特别欣赏它对异步电路设计处理方式的详尽论述，这部分内容在很多同类书籍中往往是一笔带过，但本书却给予了足够的篇幅，让读者能够真正理解亚稳态问题的根源及规避策略。整体而言，它给人的感觉就像是一位经验丰富的资深工程师在手把手地带你入门，其中的技术细节足够扎实，不会让人觉得浮于表面。

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这本书的语言风格非常老派且严谨，但正是这种沉稳，赋予了内容极高的可信度。它不像市面上很多快速入门读物那样追求“网红效应”，而是脚踏实地，用详尽的图表和逻辑推导来支撑每一个结论。我个人非常欣赏它在“异常处理和容错机制”上的深入探讨。在现代复杂系统中，传统的瀑布式错误处理往往力不从心，本书则详细介绍了状态机在异常恢复中的应用，以及如何设计优雅的降级模式（Graceful Degradation）。例如，在内存控制器出错时的多级恢复流程，书中列出的每一步决策都蕴含着丰富的工程哲学。对于那些追求代码健壮性和系统高可靠性的读者来说，这部分内容简直是如获至宝。它教会的不是简单的“如何做”，而是“为什么必须这么做”——这才是真正有价值的知识沉淀。

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作为一名专注于后端实现的工程师，我原本以为这本书可能更偏重前端，但事实证明，它对物理实现和签核阶段的覆盖是超乎预期的。尤其是在DFT（Design for Testability）部分，书中对扫描链插入、BIST（Built-In Self-Test）的设计和测试向量生成流程的描述，具有极强的实战指导意义。它没有回避业界普遍头疼的测试覆盖率与面积、时序的冲突问题，而是提供了多层次的解决方案，例如如何根据关键路径的敏感度来调整测试点的优先级。此外，书中对SoC层级的ESD（Electrostatic Discharge）保护策略的讨论，也显示了作者对整个芯片生命周期的深刻理解。这种跨领域的知识整合能力，使得这本书不仅仅是一本工具手册，更像是一部关于“如何设计一个能被成功制造和测试的芯片”的综合指南。对于希望从纯设计转入全流程把控的工程师来说，这无疑是一份厚礼。

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对于一个渴望在验证领域深耕的初级从业者而言，这本书在方法论层面的指导价值是无可替代的。它最成功的一点在于，它将“验证思维”融入到了设计的每一个环节，而非仅仅将其视为一个独立的、滞后的阶段。书中对假设驱动开发（Assumption-Driven Development）的阐述，极大地改变了我过去那种“先设计、后验证”的思维定势。作者强调，优秀的设计本身就应该包含清晰的可验证性边界，并详细说明了如何在规格说明书中嵌入这些验证约束。此外，书中对调试技巧的分享也十分接地气，特别是针对跨时钟域（CDC）问题的调试策略，提供了许多实用的硬件/软件协同定位的方法。这本书读完之后，我感觉自己的知识结构不再是零散的知识点堆砌，而是形成了一个结构化、可扩展的验证知识体系，这对于未来面对新技术和新架构的挑战，提供了坚实的思维基础。

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