Verilog Coding for Logic Synthesis

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出版者:Wiley-Interscience 2003
作者:Weng Fook Lee
出品人:
页数:336
译者:
出版时间:2003
价格:947.00元
装帧:
isbn号码:9780471429760
丛书系列:
图书标签:
  • electronics
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  • Wiley
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  • 逻辑综合
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具体描述

Provides a practical approach to Verilog design and problem solving. Bulk of the book deals with practical design problems that design engineers solve on a daily basis. Includes over 90 design examples. There are 3 full scale design examples that include specification, architectural definition, micro-architectural definition, RTL coding, testbench coding and verification. Book is suitable for use as a textbook in EE departments that have VLSI courses

深入理解与实践:现代数字系统设计与实现(暂定书名) 内容概述 本书旨在为读者提供一套全面而深入的数字系统设计与实现方法论,重点关注从高层次架构概念到低层次硬件描述语言(HDL)实现的全过程。本书内容涵盖了数字逻辑设计的基础原理,现代集成电路(IC)设计流程的各个阶段,以及如何利用先进的设计工具与技术来高效地开发复杂、高性能的数字电路。 我们摒弃了对单一设计工具或特定硬件描述语言的局限性依赖,转而聚焦于贯穿整个数字设计生命周期的核心工程原则、算法优化技巧以及验证策略。本书的深度与广度,使其成为电子工程、计算机工程以及相关领域学生、初级工程师以及寻求拓宽技能范围的资深专业人士的理想参考读物。 --- 第一部分:数字系统基础与架构建模 (Foundations and Architectural Modeling) 第一章:现代数字系统设计的范式转变 本章首先回顾了数字电路设计的历史沿革,着重分析了从门级逻辑设计向寄存器传输级(RTL)设计范式的根本性转变。探讨了系统级抽象在早期设计阶段的重要性,以及如何平衡架构的灵活性与最终实现的性能、面积和功耗(PPA)目标。内容包括:系统级规格定义、功能划分、接口协议的选择,以及对不同指令集架构(ISA)进行初步评估的框架。 第二章:时序逻辑与同步设计原理 深入探讨了同步数字系统的核心——时钟域管理。详细分析了时钟分布网络(Clock Distribution Network)的设计挑战,包括时钟偏斜(Skew)、时钟抖动(Jitter)和毛刺(Glitch)。本章将重点讲解亚稳态(Metastability)的产生机制、检测方法以及消除亚稳态的可靠技术,如单比特同步器和多周期路径的处理方法。此外,还将介绍高级同步技术,例如局部时钟使能(Clock Gating)的优化实现,以降低动态功耗。 第三章:高级数据路径结构与流水线设计 本章专注于如何构建高效的数据处理单元。内容涵盖了算术逻辑单元(ALU)的优化设计,如超前加法器、带校正的乘法器(Booth, Wallace Tree)的结构与实现细节。重点剖析了流水线(Pipelining)技术的应用,包括多级流水线的分解、插入流水线寄存器的时序影响分析,以及如何通过数据前递(Forwarding/Bypassing)来避免流水线停顿(Stalls),从而提高系统吞吐量。 第四章:系统级并发与并行性 探讨了实现高性能计算的关键技术——并行处理。内容覆盖了数据级并行(SIMD)、指令级并行(ILP)的基础概念。详细分析了有限状态机(FSM)的展开与状态编码优化,以及更高级的并行结构,如循环展开(Loop Unrolling)和指令级调度在硬件描述中的体现。引入了数据流架构(Dataflow Architecture)的基本思想及其在特定加速器设计中的应用。 --- 第二部分:硬件描述与逻辑综合优化 (HDL Implementation and Synthesis Optimization) 第五章:HDL的高效表达与结构化编程 本章超越了基本的语法介绍,侧重于如何使用硬件描述语言(无论是VHDL还是其它的HDL)来精确、清晰地表达设计意图,使其易于被综合工具正确理解和优化。讨论了如何区分组合逻辑和时序逻辑的清晰编码模式。详细分析了“不可综合的代码结构”(Non-Synthesizable Constructs)及其对后续流程的负面影响。重点讲解了如何使用抽象层次来管理大型设计,包括模块化设计、层次化实例引用与接口定义。 第六章:逻辑综合的理论与实践 系统地介绍了逻辑综合(Logic Synthesis)在现代IC设计流程中的核心作用。深入讲解了综合过程的步骤,包括:技术映射(Technology Mapping)、优化算法(如布尔代数优化、窗口化算法)和寄存器平衡。本章强调了设计者如何通过对RTL代码的精细控制(如约束的添加、关键路径的识别),来指导综合工具达到预期的PPA目标,而非被动接受默认结果。 第七章:约束驱动的设计与时序收敛 时序分析是数字设计的生命线。本章详细阐述了静态时序分析(STA)的基本原理,包括建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的计算模型。重点讲解了如何制定精确的输入/输出延迟约束(I/O Delay Constraints)、时钟定义(Create_Clock)以及路径例外(Path Exceptions)。本章提供了大量实例,展示了如何诊断和解决时序违例(Timing Violations),特别是跨时钟域(CDC)路径的时序检查。 第八章:功耗优化与低功耗设计技术 随着移动设备和物联网(IoT)的兴起,功耗已成为与性能同等重要的设计指标。本章深入探讨了数字电路的动态功耗和静态功耗模型。详细介绍了多级功耗管理策略,包括:电源门控(Power Gating)、多电压域设计(Multi-Voltage Design)和动态电压与频率调节(DVFS)在硬件描述中的体现。探讨了如何使用低功耗设计技术,如时钟使能(Clock Gating)和状态保持技术,来实现系统级的节能目标。 --- 第三部分:验证、仿真与后综合流程 (Verification, Simulation, and Post-Synthesis Flow) 第九章:功能验证的系统方法论 本部分强调了验证在项目周期中占据的主导地位。本书不侧重于特定的验证语言,而是侧重于验证的策略和层次化结构。内容包括:从黑盒测试到白盒测试的过渡,断言(Assertions)在设计和验证中的应用(SVA/PSL的哲学),以及覆盖率驱动验证(Coverage-Driven Verification)的核心理念。介绍了激励生成(Stimulus Generation)与参考模型(Reference Model)的构建技巧。 第十章:仿真与调试的深度剖析 详细分析了不同层次的仿真:从晶体管级(Spice)到RTL级仿真。重点讲解了如何利用高效的仿真技术(如增量编译、波形数据库管理)来处理大型设计。同时,探讨了调试过程中常用的技术,如内部信号的可见性控制、场景重放(Resimulation)以及波形分析的最佳实践,以快速定位设计错误。 第十一章:后综合流程与物理实现接口 本章连接了逻辑设计与物理实现。讲解了从逻辑网表(Netlist)生成到布局布线(Place and Route)的过渡。内容包括:网表的优化与清理、物理约束(如面积、布局区域限制)的传递、时序签核(Timing Sign-off)的准备工作。讨论了如何理解和解释物理实现工具反馈的时序报告,并将这些信息反馈给RTL设计进行迭代优化,形成闭环设计流程。 --- 总结 本书通过结构化的方式,将数字系统设计分解为可管理、可优化的模块。它不局限于工具的使用说明,而是聚焦于驱动这些工具的底层设计原理和工程权衡。读者将掌握如何从概念构思到最终实现,设计出满足严格性能、面积和功耗指标的先进数字硬件。本书的价值在于培养读者对数字设计复杂性的深刻洞察力以及解决实际问题的工程能力。

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读后感

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用户评价

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这本书的讲解方式非常独特,让枯燥的Verilog综合变得生动有趣!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书的内容,简直就像一位经验丰富的老前辈在手把手教你如何在这个领域做到最好。作者没有采用那种枯燥的、填鸭式的讲解方式,而是通过一个个引人入胜的案例,循序渐进地带领读者深入理解Verilog代码与逻辑综合之间的微妙联系。我非常欣赏书中关于“综合器视角”的强调,作者总是提醒我们要站在综合器的角度去思考问题,去理解综合器是如何解析我们的代码,又是如何将其转化为硬件的。这种视角非常重要,它能够帮助我们写出更符合综合器“口味”的代码,从而获得更优化的综合结果。书中对各种常见的综合“陷阱”进行了非常细致的分析,并提供了相应的解决方案,例如如何避免在敏感列表中遗漏信号导致组合逻辑误判,如何正确处理位宽不匹配可能带来的问题,如何避免无意中生成不必要的锁存器等等。这些都是实际开发中非常容易遇到的问题,有了这本书,就能有效避免走弯路。而且,书中还介绍了如何利用一些高级的Verilog特性来优化电路,例如如何使用参数化模块来提高代码的复用性,如何通过生成器语句来简化重复的代码编写等等。这些内容让我感觉自己不仅仅是在学习一门语言,更是在学习一种解决问题的哲学。

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这本书的结构和内容组织简直太棒了!从一个完全不了解Verilog综合的门外汉的角度来看,这本书的开篇就非常具有引导性。它没有上来就抛出一堆复杂的语法,而是先从整体上介绍了逻辑综合是什么,为什么重要,以及Verilog在其中扮演的角色。这种宏观的视角让我很快对整个流程有了初步的认识,也明白了学习Verilog不仅仅是为了写代码,更是为了让代码能够被高效地转化为物理电路。接着,作者循序渐进地讲解了Verilog的基本结构、数据类型、运算符等,并且在讲解的过程中,就非常巧妙地融入了综合的考量。举个例子,在讲解always块的时候,作者会详细说明如何区分组合逻辑和时序逻辑的always块,以及在不同情况下应该如何写,以避免产生综合错误或者不可预期的电路。书中的例子非常贴合实际,比如如何用Verilog实现一个简单的加法器、多路选择器,然后逐步深入到更复杂的计数器、状态机等等。我印象最深刻的是关于“敏感列表”的讲解,作者通过对比不同写法产生的电路差异,让我深刻体会到正确配置敏感列表对于生成准确的时序逻辑至关重要。而且,书中的代码风格也非常好,清晰、简洁、易于阅读,这对于团队协作开发来说也非常有益。不仅仅是代码本身,连注释都写得非常到位,能让你迅速理解这段代码的逻辑意图和综合考量。读完这本书,我感觉自己对Verilog的理解已经从“知其然”迈向了“知其所以然”。

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哇,终于入手了这本《Verilog Coding for Logic Synthesis》!拿到书的那一刻,我就迫不及待地翻阅起来。这本书的内容真的非常扎实,它不仅仅是教你Verilog语法的堆砌,而是深入探讨了如何在实际的逻辑综合过程中写出高效、易于理解且能生成高质量电路的代码。作者在讲解每一个概念时,都会结合大量的实例,这些实例都非常有代表性,涵盖了从简单的组合逻辑到复杂的时序逻辑,再到一些高级的综合技巧,比如如何处理异步复位、如何优化寄存器流水线、如何避免综合器陷阱等等。我尤其喜欢书中关于“综合意识”的培养,作者反复强调,写Verilog不仅仅是为了让工具认识,更重要的是要让综合器能够准确地“理解”你的意图,并将之转化为最优的硬件结构。这一点对于我这个初学者来说,简直是醍醐灌顶。过去我总是机械地学习语法,却常常在综合出问题时一筹莫展,这本书就像一盏明灯,指引我从“写代码”走向“写好的、能被有效综合的代码”。而且,书中的图示也非常清晰,很多关键的电路结构和时序关系都通过生动的图例来展示,这比单纯的文字描述要直观得多,大大降低了理解的难度。对于想要深入理解数字电路设计,并将其付诸实践的朋友们来说,这本书绝对是不可多得的宝藏。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你,让你少走弯路,快速成长。我已经开始尝试运用书中的方法来优化我之前的一些设计,效果非常显著,不仅综合后的门数减少了,时序也得到了明显改善,这让我对逻辑综合有了全新的认识。

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这本书的内容真的太全面了,就像一本“Verilog综合宝典”!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书的内容覆盖了从Verilog基础语法到高级综合技巧的方方面面。作者在讲解每一个概念时,都非常注重其在逻辑综合中的应用和影响。我特别喜欢书中关于“设计模式”的讲解,作者通过分析各种常见的数字逻辑模块,例如FIFO、RAM、PLL等等,演示了如何用Verilog高效地实现它们,并且讲解了实现过程中需要注意的综合细节。这些“设计模式”的学习,让我受益匪浅,可以直接借鉴到我的实际项目中。而且,书中还详细介绍了各种EDA工具的使用方法,以及如何利用这些工具来辅助Verilog代码的编写和逻辑综合。这一点对于提高工作效率非常重要。本书的语言风格也很棒,清晰、简洁、易于理解,即使是对于初学者来说,也不会感到晦涩难懂。同时,书中穿插的各种图示和表格,也极大地增强了内容的直观性和易读性。读完这本书,我感觉自己对Verilog和逻辑综合的理解已经达到了一个新的高度。它不仅仅是一本书,更像是一位良师益友,在我学习和成长的道路上给予了我巨大的帮助。

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这本书简直就是一本“通往高效Verilog编程的秘籍”!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书的内容对我来说,简直是及时雨。我之前一直苦恼于为什么自己写的Verilog代码,在综合之后总是达不到预期的性能,要么时序不达标,要么资源占用太多。阅读这本书的过程中,我才真正明白了,Verilog不仅仅是写给机器看的,更是写给综合器看的。作者在书中详细阐述了各种Verilog代码风格对综合结果的影响,以及如何编写能够被综合器高效解析的代码。例如,关于如何声明和使用寄存器,如何构建组合逻辑,如何实现状态机,都有非常深入的讲解。我特别喜欢书中关于“推导”和“实例化”的对比分析,让我明白了在不同的场景下,应该选择哪种方式来实现同样的逻辑,以及它们对综合结果可能带来的影响。书中还分享了大量的“最佳实践”,这些都是作者在多年工程实践中总结出来的宝贵经验,比如如何合理命名信号,如何进行模块化设计,如何编写清晰可读的代码等等。这些“软技能”同样重要,它们能够极大地提高代码的可维护性和可复用性。我尝试着将书中的一些建议应用到我的项目代码中,效果立竿见影。不仅综合时间缩短了,而且生成的电路性能也得到了显著提升。感觉自己像打开了新世界的大门,对Verilog的理解上升到了一个全新的维度。

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这本书的深度和广度让我感到非常震撼!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书的内容非常详尽,它不仅仅停留在Verilog的基本语法层面,而是真正触及了逻辑综合的精髓。作者在讲解每一个Verilog特性时,都会将其与最终生成的硬件电路联系起来,让你深刻理解代码的每一行是如何映射到具体的逻辑门和触发器上的。我特别喜欢书中关于“综合约束”的讨论,作者详细解释了在综合过程中如何利用各种约束来指导综合器生成符合设计要求的电路,比如时序约束、面积约束、功耗约束等等。这些约束的合理使用,能够极大地提高综合的效率和结果的质量。而且,书中还涉及了一些高级的综合主题,比如如何处理FPGA和ASIC的差异,如何进行门级仿真和后仿真,以及如何利用静态时序分析(STA)来验证设计等等。这些内容对于想要将Verilog应用到实际项目中的工程师来说,是必不可少的知识。这本书就像一个完整的工具箱,里面装满了解决逻辑综合问题的各种利器。它不仅仅教会你如何“写”Verilog,更教会你如何“思考”Verilog,如何从硬件实现的角度来审视你的代码。我感觉自己在阅读过程中,逻辑思维能力和解决问题的能力都得到了极大的提升。这本书的价值,远不止于技术知识本身,更在于它所传达的设计理念和工程实践。

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这本书的内容简直是数字逻辑设计领域的“圣经”!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书的深度和广度都让我叹为观止。它不仅仅是一本关于Verilog的教程,更是一本关于如何进行高效逻辑设计的实践指南。作者在书中深入剖析了Verilog代码的各个方面,并将其与最终生成的硬件电路紧密结合。我尤其喜欢书中关于“综合意识”的培养,作者反复强调,写Verilog不仅仅是为了让仿真器能够通过,更重要的是要让综合器能够理解你的设计意图,并将其转化为最优的硬件结构。这一点对于我这种刚入门的初学者来说,简直是醍醐灌顶。书中通过大量生动的例子,讲解了如何避免生成低效的电路,如何优化时序,如何减少资源占用等等。例如,关于如何设计一个高效的状态机,如何处理异步信号,如何进行流水线优化,都有非常详细的讲解。这些内容都具有极强的实践指导意义。而且,书中还涉及了一些高级的综合技巧,例如如何利用FPGA的特性来优化设计,如何进行门级仿真和后仿真,以及如何使用STA工具来验证设计等等。这些内容都让我对数字逻辑设计有了更深入的理解。这本书的价值,远不止于技术本身,更在于它所传达的工程思维和设计理念。

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这本书的内容让我对Verilog和逻辑综合有了全新的认识!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书简直是一次思维的启迪。我之前总是认为,只要Verilog代码能通过仿真,就能得到理想的硬件电路,但这本书彻底颠覆了我的想法。作者非常深入地剖析了Verilog代码与硬件实现之间的微妙关系,揭示了为什么某些写法会导致低效的综合结果,甚至产生意想不到的错误。我非常欣赏书中关于“综合陷阱”的讲解,作者通过一个个生动的例子,详细说明了在编写Verilog代码时需要注意的各种细节,例如如何避免生成锁存器,如何正确处理优先级编码,如何避免组合逻辑环路等等。这些内容对于初学者来说,简直是避坑指南。而且,书中还讲解了如何根据综合器的特性来优化代码,例如如何利用并行性来提高性能,如何通过流水线技术来降低时延,如何通过状态编码来优化状态机的硬件实现等等。这些都是实际工程中非常重要的技术。我尝试着按照书中的建议去修改我之前的一些代码,效果非常显著。不仅综合后的门数减少了,而且时序也得到了明显改善。感觉自己像是一个初出茅庐的学徒,得到了高人的指点,迅速掌握了“真传”。

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不得不说,《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书简直是为我量身打造的!我之前学习Verilog时,总是感觉自己写的代码虽然能仿真通过,但到了综合器那里就问题频出,要么综合结果和仿真结果不一致,要么生成的电路效率低下,根本达不到预期。这本书的出现,彻底改变了我的认知。它非常深入地剖析了Verilog代码与硬件实现之间的关系,揭示了为什么某些Verilog写法会导致意想不到的综合结果。书中有很多关于“陷阱”的讲解,比如如何避免产生锁存器,如何正确处理异步复位和同步复位,如何在if-else语句中避免出现组合逻辑环路等等。这些内容对于初学者来说,简直是避坑指南。作者用非常形象的语言和精辟的例子,把这些抽象的概念讲得通俗易懂。而且,书中的很多章节都讨论了如何根据综合器的特性来优化代码,例如如何利用并行性来提高性能,如何通过流水线技术来降低时延,如何通过状态编码来优化状态机的硬件实现等等。这些都是我以前从未接触过的,但却是实际工程中非常重要的技术。我尝试着按照书中的建议去修改我之前的一些代码,惊喜地发现,综合后的电路性能有了质的提升。不仅如此,这本书还鼓励读者去思考代码的“可测试性”,这一点也非常重要,它让我意识到,写出能被综合的、高效的代码,只是第一步,能够被验证的代码才是真正有价值的代码。

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这本书的内容让我深刻体会到了“代码即硬件”的真谛!《Verilog Coding for Logic Synthesis》这本书的讲解方式非常深入,它不仅仅停留在Verilog语法的层面,而是真正触及了Verilog代码与最终硬件电路之间的内在联系。作者在书中反复强调,“写Verilog不仅仅是为了仿真”,更重要的是要让综合器能够理解你的设计意图,并将其转化为最高效的硬件实现。我非常赞赏书中关于“综合可读性”的探讨,作者通过对比不同Verilog代码风格生成的电路性能差异,让我深刻认识到,清晰、规范的代码不仅易于理解,更能帮助综合器做出最优的决策。书中详细介绍了如何避免常见的综合问题,例如如何防止锁存器的生成,如何处理异步复位信号,如何设计高效的状态机等等,这些内容都极具实践价值。我尝试着按照书中的指导,去优化我之前的一些设计,惊喜地发现,综合后的电路不仅面积更小,而且时序性能也得到了显著提升。这本书就像一个“放大镜”,让我能够清晰地看到我的Verilog代码是如何影响硬件电路的,也让我学会了如何“调教”我的代码,使其发挥出最大的潜力。它不仅仅是一本技术书籍,更是一种工程思维的培养。

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