Integrated Circuit and System Design集成电路与系统设计、功率与时间建模、最优化与仿真/会议录 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Paliouras V.; Paliouras, Vassilis; Vounckx, Johan

出品人:

页数:753

译者:

出版时间:2005-10-06

价格:949.20元

装帧:Paperback

isbn号码:9783540290131

丛书系列:

图书标签:

• programming
• 集成电路
• 系统设计
• 功率建模
• 时序分析
• 优化设计
• 仿真技术
• VLSI
• EDA
• 数字电路
• 模拟电路

《精密脉冲与协同时序：现代数字系统的高效能之道》 在信息时代的飞速发展浪潮中，电子系统已渗透至我们生活的方方面面，从微型可穿戴设备到庞大的数据中心，无不依赖于高效、可靠且能量充足的数字电路。然而，随着集成电路（IC）的性能指标不断攀升，其内部运行的复杂性也随之几何级增长。传统的电路设计方法在应对这种复杂性时，开始显露出局限性。功耗的急剧攀升不仅带来了严峻的散热挑战，还严重限制了电池供电设备的续航能力。与此同时，电路的运行速度与时序的精准控制，更是直接决定了系统的整体性能和稳定性。因此，如何在一个有限的能量预算内，实现最优化的性能表现，成为摆在每一位电子工程师面前的巨大课题。 《精密脉冲与协同时序：现代数字系统的高效能之道》正是为了应对这一挑战而诞生的。本书并非旨在梳理集成电路与系统设计的宏观全貌，亦非刻意深入探讨功率与时间建模的通用理论，更不以收录某特定会议录中的某项研究成果为己任。相反，它将目光聚焦于现代数字系统中最为关键，也最具挑战性的两个核心要素：精密脉冲的产生与控制，以及协同时序的优化与管理。这两大要素是实现高效能数字系统的基石，也是目前设计过程中最容易成为性能瓶颈的环节。 本书的写作初衷，是基于对当前集成电路设计领域研究热点和技术瓶颈的深入洞察。我们观察到，随着摩尔定律的继续演进，晶体管尺寸不断缩小，单元电路的开关速度大幅提升，但与此同时，由于量子效应、漏电电流以及工艺偏差等因素，单个晶体管的功耗和时序稳定性也变得越发难以预测和控制。传统的设计流程往往在完成功能设计后，才开始进行功耗和时序分析，这种“后置”的处理方式，不仅效率低下，而且难以在早期发现并解决潜在的设计缺陷。因此，迫切需要一种更加前瞻、更加精细化的设计理念和技术手段，能够将功耗和时序的优化贯穿于设计的全过程。 本书的理论框架建立在对数字信号传播、电磁干扰、噪声耦合等物理层现象的深刻理解之上。我们认识到，任何一个数字信号的有效传输，本质上都是一个“脉冲”的产生、传播和接收过程。脉冲的宽度、幅值、上升沿和下降沿的陡峭程度，以及其在电路中的时序位置，都直接影响着电路的功耗、速度和稳定性。因此，本书将精密脉冲的产生与控制作为核心论点之一。我们将深入探讨： 亚纳秒级脉冲的精确生成技术： 探讨如何利用先进的电路结构和控制算法，实现极窄、极精确的脉冲信号，满足超高频通信、精准测量等领域的需求。这涉及到对开关器件的动态特性、寄生参数的影响以及信号完整性的精细化管理。 脉冲宽度调制（PWM）的低功耗高级应用： 介绍了PWM技术在不同应用场景下的创新性应用，例如在动态电压调节（DVR）、电能管理单元以及特定信号驱动电路中的优化设计，如何通过精确控制脉冲宽度来高效地调节能量传输，从而显著降低整体功耗。 脉冲整形与去毛刺的鲁棒性设计： 分析了在复杂噪声环境下，如何通过有效的电路设计和信号处理技术，抑制脉冲信号中的毛刺和失真，确保信号的可靠性和系统的稳定性，特别是对于时序敏感的应用场景。 时钟树与信号分配的同步优化： 探讨了在多核处理器、FPGA等复杂系统中，如何设计低偏斜、低抖动的时钟树，以及如何优化全局和局部信号的分配，确保所有关键信号都能在预定的时间窗口内到达目的地，这是实现系统协同工作的关键。 与此同时，现代数字系统不再是孤立的单元模块堆砌，而是高度互联、协同工作的复杂整体。系统级的性能表现，很大程度上取决于各个功能模块之间时序的协调一致性。因此，本书将协同协同时序的优化与管理作为另一个核心切入点。我们将深入研究： 多时钟域交叉（CDC）的无损处理： 针对现代SoC设计中普遍存在的多个独立时钟域，详细阐述了各种CDC处理技术，包括格雷码编码、握手协议等，并侧重于如何设计出既能保证数据正确传输，又能最小化时序延迟和功耗的设计方案。 动态时序预警与自适应校正机制： 介绍了如何构建能够在系统运行时实时监测时序裕量，并在检测到时序违例风险时，自动进行自适应调整的机制。这包括利用基于机器学习的预测模型，以及在硬件层面实现的快速响应电路。 并行处理与流水线设计的时序协同： 探讨了在高性能计算和数据处理系统中，如何通过精妙的流水线设计和并行化策略，最大化计算吞吐量，同时又如何确保不同流水线阶段之间的时序匹配，避免气泡和阻塞。 低功耗时序约束的智能调度： 针对电池供电设备，提出了如何在满足基本功能和性能需求的前提下，通过智能调度不同任务的执行时序，动态地调整时钟频率和电压，以实现整体功耗的最小化。 本书的独特之处在于，它并非仅仅停留在理论层面，而是强调实践导向和创新应用。在每一个关键技术点的讨论中，我们都会结合实际的电路设计案例和仿真结果进行深入剖析。读者将能够了解到： 基于物理效应的建模与仿真： 介绍如何利用先进的仿真工具，从晶体管级的电磁效应、寄生参数入手，构建高度精确的功率和时序模型，从而在设计早期就能够准确预测电路的性能表现。 自动化设计流程中的时序与功耗优化： 探讨如何将精密脉冲控制和协同时序管理的概念融入到EDA（电子设计自动化）工具的设计流程中，实现自动化的高效能设计。 新兴技术在时序与功耗优化中的应用： 展望了如3D IC、忆阻器等新兴技术在突破传统功耗和时序瓶颈方面的潜力，并提出了相应的设计策略。 本书的读者对象主要包括： 高级集成电路设计工程师： 寻求在复杂数字系统中实现性能突破、功耗降低和时序优化的工程师。 系统级设计工程师： 需要深入理解底层电路如何影响系统整体性能，并希望进行协同优化的工程师。 研究生及博士生： 在数字电路、VLSI设计、信号完整性、功耗管理等领域进行深入研究的学生。 相关领域的研发人员： 对下一代高性能、低功耗电子系统设计感兴趣的研究人员。 《精密脉冲与协同时序：现代数字系统的高效能之道》旨在为读者提供一套全新的视角和一套实用的工具，帮助他们应对现代集成电路设计中日益严峻的挑战。我们相信，通过对脉冲和时序这两个核心要素的精细化把握，能够为构建更加智能、高效、绿色的未来电子系统奠定坚实的基础。本书的内容将聚焦于解决实际问题，提供可行的技术方案，并引导读者走向创新之路，而非简单地罗列已知理论或集合过往成果。我们致力于提供前沿且具有深度的洞察，激发读者在精密脉冲与协同时序领域的进一步探索与实践。

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