Formal Verification of Circuits pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Drechsler, Rolf

出品人:

页数:189

译者:

出版时间:2000-6

价格:$ 247.47

装帧:HRD

isbn号码:9780792378587

丛书系列:

图书标签:

Formal Verification
Circuit Verification
Hardware Verification
Model Checking
Theorem Proving
Logic Synthesis
VLSI
Digital Design
Formal Methods
Boolean Algebra

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具体描述

Formal verification has become one of the most important steps in circuit design. Since circuits can contain several million transistors, verification of such large designs becomes more and more difficult. Pure simulation cannot guarantee the correct behavior and exhaustive simulation is often impossible. However, many designs, like ALUs, have very regular structures that can be easily described at a higher level of abstraction. For example, describing (and verifying) an integer multiplier at the bit-level is very difficult, while the verification becomes easy when the outputs are grouped to build a bit-string. Recently, several approaches for formal circuit verification have been proposed that make use of these regularities. These approaches are based on Word-Level Decision Diagrams (WLDDs) which are graph-based representations of functions (similar to BDDs) that allow for the representation of functions with a Boolean range and an integer domain. Formal Verification of Circuits is devoted to the discussion of recent developments in the field of decision diagram-based formal verification. Firstly, different types of decision diagrams (including WLDDs) are introduced and theoretical properties are discussed that give further insight into the data structure. Secondly, implementation and minimization concepts are presented. Applications to arithmetic circuit verification and verification of designs specified by hardware description languages are described to show how WLDDs work in practice. Formal Verification of Circuits is intended for CAD developers and researchers as well as designers using modern verification tools. It will help people working with formal verification (in industry or academia) to keep informed about recent developments in this area.

深入理解现代计算机体系结构：从硬件到软件的深度解析图书名称：现代计算机体系结构：从底层硬件到高级软件的系统化探究内容简介：本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，剖析现代计算机系统从最底层的物理实现到高层软件交互的复杂生态。我们聚焦于揭示驱动当代计算范式的核心原理、设计哲学以及工程实践，而不是局限于某一特定验证技术或形式化方法。第一部分：计算的基石——数字逻辑与电路基础本部分将从信息论的视角出发，系统地回顾数字逻辑的基础。我们将详细阐述布尔代数、逻辑门、组合逻辑电路（如加法器、多路复用器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、有限状态机）的设计与实现。重点在于理解如何将抽象的逻辑功能转化为实际的物理电路结构，并探讨不同逻辑族的特性，如CMOS技术的能效权衡。我们将深入探究存储器的层次结构。从SRAM和DRAM的基本工作原理，到快闪存储器的非易失性特性，再到集成电路的物理布局对性能的影响。此外，我们还将讨论设计中的关键挑战，例如信号完整性、时钟域交叉问题以及串扰效应，这些都是构建可靠硬件系统的先决条件。第二部分：指令集架构（ISA）的艺术与科学指令集架构是连接硬件和软件的桥梁。本部分将详细剖析现代ISA的设计原则，对比RISC与CISC架构的演进路线及其在当今主流处理器中的体现，如x86-64和ARMv8。我们将分析操作码的编码、寻址模式的复杂性、寄存器堆的设计选择，以及如何通过ISA定义来影响编译器和操作系统的实现效率。特别关注向量处理单元（如SIMD扩展）和特权级（如用户态与内核态）的设计，这些都是实现高性能计算和操作系统安全隔离的关键机制。我们将探讨ISA版本迭代的兼容性挑战，以及如何通过微架构的演进而逐步扩展ISA的功能，同时保持向后兼容。第三部分：高性能处理器的微架构实现本部分是本书的核心，专注于现代高性能处理器（CPU/GPU）的内部工作机制。我们将细致分解流水线技术，解释指令级并行性（ILP）的提取技术，如数据前递（Forwarding）和分支预测。深入探讨乱序执行（Out-of-Order Execution）的复杂性，包括重排序缓冲器（ROB）、加载/存储队列（LSQ）以及指令调度器的运作方式。缓存系统是性能的命脉。我们将系统地介绍多级缓存（L1, L2, L3）的设计、一致性协议（如MESI/MOESI）的运作细节，以及如何通过软件优化来最大化缓存命中率。此外，本书还将覆盖现代多核处理器中的并发控制机制，包括内存屏障（Fences/Barriers）和原子操作的硬件支持。对于图形处理单元（GPU），我们将阐述其大规模并行架构（SIMT）的设计理念，以及其在通用计算（GPGPU）中的应用。第四部分：内存系统与I/O的层次化管理现代系统性能往往受限于数据移动的速度。本部分将聚焦于内存管理单元（MMU）的作用，详细解释虚拟内存的工作原理，包括页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的命中与失效处理，以及内存保护机制的实现。我们将分析操作系统的虚拟内存管理器如何与硬件协作，实现高效的内存抽象。此外，我们将考察系统中的输入/输出（I/O）子系统。从传统的程序控制I/O到中断驱动I/O，再到直接内存访问（DMA），分析其演进过程和性能权衡。本书还将介绍现代高速互连技术，如PCI Express（PCIe）的事务层和数据链路层协议，以及其在连接外部设备和加速器中的关键作用。第五部分：系统软件层面的抽象与交互本部分将视角提升到操作系统层面，探讨软件如何有效地利用和管理底层硬件资源。我们将深入分析操作系统的内核结构，特别是进程调度器如何管理CPU时间片，以及上下文切换的开销与优化。重点分析系统调用的实现机制，即如何安全、高效地在用户态和内核态之间转换。探讨虚拟化技术（如Hypervisor）如何利用硬件辅助（如Intel VT-x/AMD-V）来创建和管理多个独立的执行环境，实现资源隔离和高效的系统资源共享。第六部分：可靠性、功耗与未来趋势最后，本书将探讨在设计和运行复杂系统时必须考虑的非功能性需求。我们将分析功耗管理策略，如动态电压和频率调节（DVFS），以及如何通过架构设计来降低芯片的平均功耗。同时，我们将讨论系统可靠性问题，如瞬时错误（Soft Errors）的检测与纠正机制。展望未来，本书将探讨新兴的计算范式，如存内计算（Processing-in-Memory, PIM）和特定领域架构（DSA）对传统体系结构的潜在颠覆与融合。本书特色：系统性强：覆盖从晶体管级别到操作系统接口的完整计算栈。案例驱动：结合主流商业处理器（如Intel/AMD/ARM）的具体设计实例进行讲解。工程导向：强调设计权衡、性能瓶颈分析及实际工程实现中的关键挑战。本书适合计算机科学、电子工程领域的高年级本科生、研究生，以及希望系统性地理解和优化现代计算系统的软件工程师和硬件设计师阅读。通过对这些核心概念的深入掌握，读者将能更好地理解软件性能的物理限制，并能设计出更高效、更可靠的计算解决方案。