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出版者:Star Galaxy Pub

作者:J. Bhasker

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-06

价格:USD 69.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780965039185

丛书系列:

图书标签:

SystemC
硬件描述语言
系统级设计
建模
仿真
验证
嵌入式系统
数字电路设计
EDA
VHDL
Verilog

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具体描述

《硬件描述与验证的实践指南》简介在当今电子设计领域，高效、准确地描述和验证复杂硬件系统已成为核心挑战。从微控制器到大型集成电路，再到嵌入式系统，对硬件行为进行精确建模和详尽测试的需求从未如此迫切。本书旨在为工程师、研究人员和学生提供一套系统而实用的方法论，帮助他们驾驭这一复杂过程。核心内容概述本书着重于在实际工程应用中，如何有效地利用先进的建模和验证技术来加速硬件开发周期，同时确保设计的质量与可靠性。我们不拘泥于单一的工具或语言，而是从更宏观的视角，探讨跨平台、跨流程的硬件设计与验证策略。一、高层次建模与抽象在硬件设计的早期阶段，如何快速、灵活地探索不同的架构选项至关重要。本书将深入探讨如何运用高层次抽象技术，例如系统级建模（System-Level Modeling），来捕捉系统的整体功能和性能特征，而无需陷入底层的逻辑细节。我们将介绍如何构建可执行的模型，用于早期的算法验证、功耗分析和性能评估，从而在设计初期就做出关键性的决策。这部分内容将涉及：算法到硬件的映射：如何将软件算法有效地转化为硬件实现的基本思路，以及在抽象层面进行初步评估的方法。系统架构探索：使用抽象模型来比较不同的总线结构、内存层次和并行处理策略，以找到最优的系统设计。功能原型设计：快速构建可执行的模型，用于验证软件开发团队的需求，并进行初步的功能演示。非功能性需求建模：如何在高层次建模中融入对性能、功耗和安全性的考量。二、硬件描述语言（HDL）的深入应用虽然高层次建模提供了重要的早期洞察，但最终的硬件实现仍然需要精确的HDL描述。本书将超越对Verilog或VHDL基本语法的讲解，而是聚焦于如何编写高效、可综合、易于维护的HDL代码。我们将讨论：编码风格与最佳实践：强调可读性、模块化以及避免常见陷阱，以提高代码质量和团队协作效率。层次化设计与接口定义：如何有效地分解复杂系统，并清晰地定义模块间的接口，确保设计的可扩展性和重用性。时序与异步逻辑设计：深入探讨时钟域交叉、复位同步等关键时序问题，以及在设计中如何处理异步逻辑。状态机设计与优化：讲解有限状态机（FSM）的设计原则、不同编码方式的权衡，以及如何优化其面积和速度。参数化设计与通用模块：如何通过参数化使HDL模块更具灵活性，以适应不同的设计需求，并提高代码复用率。三、验证的策略与方法论 “只写代码是不够的，你必须验证它。” 这是硬件设计领域的一句箴言。本书将投入大量篇幅，介绍现代硬件验证的完整流程和主流技术：验证环境的构建：如何搭建一个健壮、可扩展的验证环境，包括测试平台、激励生成器、检查器和覆盖率收集器。功能验证技术：面向测试的硬件设计（DFT）：介绍如何从设计阶段就考虑可测试性，例如扫描链、内置自测试（BIST）等。随机验证（Random Verification）：讲解如何使用约束随机化技术生成大量有意义的测试向量，以发现隐藏的Bug。断言（Assertions）：介绍如何使用时序逻辑断言（SVA）或 PSL 来描述设计的预期行为，并在仿真过程中进行实时检查。覆盖率驱动验证（Coverage-Driven Verification, CDV）：强调覆盖率在指导验证过程中的核心作用，以及如何利用覆盖率来评估验证的完备性。形式验证（Formal Verification）：探讨形式验证在特定场景下的强大能力，如属性检查、等价性检查等，并讨论其与仿真验证的互补性。验证语言与框架：介绍业界广泛使用的验证方法学，如UVM（Universal Verification Methodology），以及如何利用其提高验证效率和可重用性。四、性能与功耗优化在高性能计算、移动设备和物联网等领域，性能和功耗是决定产品成败的关键因素。本书将提供如何在设计和验证过程中进行性能和功耗优化的指导：性能瓶颈分析：如何利用仿真和建模工具识别设计的性能瓶颈。流水线与并行化设计：讲解如何通过流水线和并行化技术提升计算吞吐量。低功耗设计技术：介绍时钟门控、电源门控、动态电压频率调整（DVFS）等技术，以及如何在HDL层面实现这些功能。功耗建模与仿真：如何使用专门的工具对设计的功耗进行估算和分析。五、接口与通信协议现代硬件系统通常由多个子系统组成，它们之间需要通过各种接口和通信协议进行数据交换。本书将涵盖：常见总线协议：如 AXI、AHB、PCIe 等，介绍其工作原理、数据传输机制和设计注意事项。串行通信协议：如 UART、SPI、I2C 等，讲解其在嵌入式系统中的应用。网络接口：简要介绍以太网等在硬件设计中的应用。接口验证策略：如何针对这些接口设计有效的验证场景。六、协作与流程整合在大型项目中，多团队、多学科的协作至关重要。本书将探讨如何通过有效的流程管理来整合设计与验证团队：版本控制与配置管理：强调使用Git等工具进行代码管理和版本控制。持续集成与持续验证（CI/CD）：介绍如何将设计和验证过程自动化，以提高效率和可靠性。 IP核的集成与验证：如何处理第三方IP核，并对其进行有效集成和验证。目标读者本书适合于有一定计算机体系结构或数字逻辑基础的本科生、研究生，以及在电子设计、芯片设计、嵌入式系统开发等领域工作的工程师。无论您是初涉硬件设计的开发者，还是希望提升设计和验证能力的资深专家，都能从中获益。本书的价值本书的独特之处在于其将理论知识与工程实践紧密结合，提供了一系列可操作的指导和案例。我们避免了冗长枯燥的理论推导，而是侧重于“如何做”，以及“为什么这样做”。通过学习本书，您将能够：提升设计质量：编写出更可靠、更易维护的HDL代码。加速验证进程：构建更高效、更全面的验证环境。优化设计性能与功耗：满足日益严苛的产品指标。掌握现代硬件设计与验证的主流方法：成为一名更具竞争力的硬件工程师。我们相信，通过对本书内容的深入学习和实践，您将能够更自信地应对现代复杂硬件系统的设计与验证挑战，为您的项目带来更高的成功率和更快的上市速度。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

如果用一个词来形容这本书的阅读体验，那一定是“精雕细琢”。细节的打磨达到了近乎偏执的程度。在描述数据结构和内存访问模式时，作者仿佛在进行一场微观手术，对每一个位操作和时钟周期的影响都进行了细致入微的考量。这使得它在参考价值上达到了一个极高的水平，即便是经验丰富的工程师，也能从中发现被自己忽略的细微之处。但我必须指出，这种对底层细节的执着，也带来了一个副产品：对于那些更倾向于高级抽象层面进行快速原型开发的读者而言，这本书的密度可能会让人感到有些喘不过气。它不鼓励“跳步”，而是要求读者对每一个环节都建立起扎实的直觉。总而言之，它更像是一本放在工作台旁、需要随时翻阅查证的“权威手册”，而不是一本消遣式的读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字处理手法着实令人耳目一新，它巧妙地在专业术语的精准与类比说服力之间找到了一个微妙的平衡点。我特别欣赏作者在解释一些抽象的并发机制时，所采用的那些生动的、源于日常生活的类比——这些比干巴巴的定义要有效得多。感觉作者不仅是技术专家，更是一位出色的沟通者，他知道如何将晦涩难懂的概念转化为可感知的知识图谱。这种叙事策略极大地降低了初学者的门槛，使得原本可能令人望而生畏的模块化概念变得清晰可见。此外，书中对设计空间探索（Design Space Exploration, DSE）的论述，也远超了我预期的深度，它不仅仅停留在工具层面，而是深入挖掘了不同抽象层次对最终系统性能和功耗指标的影响路径。读到这部分时，我感觉自己仿佛站在一个高空俯瞰整个设计流程的制高点上，视野豁然开朗。

评分☆☆☆☆☆

这部作品，坦白说，它的开篇给我留下了一种既熟悉又陌生的感觉。作者在叙述技术概念时，采用了一种非常注重理论基础构建的方式，仿佛在为读者搭建一座通往复杂系统的坚实桥梁。初读之下，我注意到其对系统级设计范式的探讨非常深入，尤其是在方法论层面，它没有急于展示具体的代码实现，而是花费大量篇幅去剖析为什么需要一种新的建模语言，以及这种新语言如何从根本上改变我们对硬件/软件协同设计的理解。那种学术的严谨性扑面而来，让人感觉这不是一本简单的“上手指南”，而更像是一份对未来设计哲学的前瞻性宣言。章节之间的逻辑衔接非常紧密，每一个概念的引入都像是对前一个概念的自然延伸和深化，使得整个阅读过程充满了探索未知领域的兴奋感。不过，对于一个急切想看到实际操作的读者来说，这种慢热的节奏可能会带来一些初期挑战，需要耐心去消化其深厚的理论铺垫。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计，体现了一种反传统的教学思路。它并没有遵循传统的“入门-提高-精通”线性路径，而是更倾向于围绕核心的“建模思想”进行螺旋式上升的讲解。初次接触时，你可能会觉得某些后期的主题似乎又回到了早期讨论的概念上，但这恰恰是作者的高明之处——他是在旧概念的基础上，引入新的复杂性约束进行二次阐释。这种动态的、相互印证的讲解方式，对于那些已经具备一定工程背景，但尚未完全掌握系统级建模精髓的人来说，无疑是极具启发性的。它迫使你不断地去反思自己原有的认知框架，并用更广阔的视角去重新审视那些你自以为已经理解透彻的知识点。这种思维上的“重塑”体验，是许多同类书籍难以提供的。

评分☆☆☆☆☆

从整体的“手感”和阅读后的“残留感”来看，这本书的份量是相当沉重的。它不只是传授了一套工具的使用技巧，更重要的是，它在灌输一种看待“时间”和“并行性”的全新哲学。书中对时序约束和事件驱动模型的讨论，那种严谨的逻辑推演，让人感到仿佛在进行一场高级的逻辑辩论。阅读完毕后，我发现自己对系统级验证的复杂性有了更深刻的敬畏感，并开始更警惕那些看似简单的“快照”式模拟。这本书像一位严厉的导师，它不会轻易许诺“快速成功”，而是要求读者对每一个设计决策背后的系统性影响负责。这种沉甸甸的责任感，正是衡量一本优秀技术著作是否能真正影响从业者心智的关键指标。

评分☆☆☆☆☆