面向数字系统综合的Verilog编码风格

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出版者:西安电子
作者:汤华莲
出品人:
页数:266
译者:
出版时间:2007-11
价格:30.00元
装帧:
isbn号码:9787560618708
丛书系列:
图书标签:
  • Verilog
  • 美国
  • omg
  • IC
  • 2007
  • Verilog
  • 数字系统设计
  • 综合
  • 编码风格
  • 硬件描述语言
  • FPGA
  • ASIC
  • 可编程逻辑
  • 电子设计自动化
  • EDA
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具体描述

《面向数字系统综合的Verilog编码风格》的不同之处在于其重点介绍的并不是语法本身,而是以电路综合为目标,通过大量实例来说明具有不同特点的可综合的编码风格。全书共分17章,覆盖了Verilog基本语法、仿真测试、面向FPGA和标准单元的逻辑综合、可综合的代码风格和VLSI设计方法学等关键内容,最后还简要描述了混合技术的设计。

Verilog HDL是当今国际上一种主流的标准化硬件描述语言,目前已出版有多本详细介绍该语言语法和结构的教材。

《数字电路设计与SystemVerilog实践指南》简介 全面深入的现代数字系统设计蓝图 本书旨在为数字系统设计领域的工程师、高级电子设计专业学生以及希望掌握前沿硬件描述语言(HDL)和验证方法的读者提供一份权威、详尽的实践指南。我们不再局限于传统教科书中对基础概念的浅尝辄止,而是着眼于现代SoC(系统级芯片)和复杂ASIC/FPGA设计所面临的实际挑战,系统性地构建从系统级抽象到门级实现的完整设计流程。 核心内容与结构 全书围绕“高效、可维护、可验证”的设计哲学展开,内容深度和广度兼备,重点聚焦于SystemVerilog语言的强大特性及其在现代数字IC设计验证中的核心地位。 第一部分:数字系统设计的基石与现代HDL范式 本部分首先回顾了数字逻辑设计的基础理论,但视角独特,侧重于如何将这些理论映射到实际的硬件描述语言(如SystemVerilog)中。 1. 从概念到硬件的桥梁: 深入剖析了同步设计(Synchronous Design)的黄金法则,强调时序约束(Timing Constraints)在RTL(寄存器传输级)设计中的决定性作用。我们详细阐述了时钟域交叉(CDC)处理的必要性与常见陷阱,并提供了多套成熟的异步信号同步电路(如握手协议、FIFO)的Verilog/SystemVerilog实现模板。 2. 模块化与层次化设计原则: 探讨了大型设计的分解策略,包括功能划分、接口定义和抽象层次的层次化管理。我们引入了“接口驱动设计”(Interface-Driven Design)的概念,展示如何使用SystemVerilog `interface` 来定义清晰、隔离的模块间通信契约,从而极大提高设计复用性和团队协作效率。 第二部分:SystemVerilog深度解析与高效RTL编码 本部分是本书的核心,它将SystemVerilog从一种“扩展的Verilog”提升为一种强大的设计和验证语言。我们不只是罗列语法,而是聚焦于如何利用SystemVerilog的特性来编写出既符合综合工具习惯又易于理解的高质量RTL代码。 1. 数据类型与结构的高级应用: 详细讲解了SystemVerilog中增强的枚举类型(`enum`)、结构体(`struct`)和联合体(`union`)在描述复杂数据包和寄存器映射时的优势。通过实际案例,展示如何用这些构造来替代繁琐的位选择操作,显著增强代码的可读性和类型安全性。 2. 并发与顺序逻辑的精确控制: 深入分析了`always_comb`、`always_ff` 和 `always_latch` 块的语义区别及其对综合结果的影响。特别强调了如何避免隐式的锁存器(Latches)产生,并提供了一套检查清单,确保组合逻辑的输出精确依赖于输入(无竞争条件)。 3. 参数化设计与通用IP构建: 系统讲解了参数(`parameter` 和 `param`)的灵活使用,如何通过参数化实现库单元(如FIFO深度、总线宽度)的快速修改和复用。重点展示了如何结合`generate for` 循环构建灵活的硬件结构,如可配置的流水线阶段或多路复用器树。 4. 高级时序控制结构: 讲解了非阻塞赋值(`<=`)和阻塞赋值(`=`)在不同 `always` 块中的精确用法,以及如何利用时钟使能(Clock Enable)和复位(Reset)的同步/异步控制来确保状态机的正确行为。 第三部分:验证驱动的设计(VDD)方法论 在现代数字设计中,验证占据了项目时间的大部分。本书强力推崇“先验证,后设计”的思维模式,并提供基于SystemVerilog的UVM(Universal Verification Methodology)基础框架。 1. 从测试平台到验证环境: 介绍如何搭建一个可扩展的SystemVerilog验证环境。重点阐述了激励生成器(Drivers/Sequencers)、响应检查器(Monitors/Checkers)和记分板(Scoreboard)的基本架构。 2. 断言(Assertions)的威力: 详细介绍了SVA(SystemVerilog Assertions)。不仅展示了如何用`property` 和 `sequence` 来描述时序约束和安全属性,更重要的是,讲解了如何将这些断言直接嵌入到RTL代码中(覆盖率驱动的验证),实现“小步快跑”的调试策略。 3. 覆盖率驱动的收敛: 探讨了功能覆盖率(Functional Coverage)的重要性,如何设计覆盖组(Coverage Groups)来量化验证的彻底性,并指导读者如何根据覆盖率报告来指导RTL代码的修改和完善。 第四部分:设计实现与接口标准 本部分将视角从纯语言提升到系统集成层面,关注通用工业标准接口的设计实现。 1. 总线协议的RTL实现: 提供了对主流片上总线协议(如AXI/AHB/APB的简化版)的详细硬件实现案例。重点在于如何精确地根据协议的握手时序来编写时序逻辑,以及如何处理仲裁(Arbitration)逻辑。 2. 低功耗设计初步: 介绍了数字系统中的基本功耗优化技术,如时钟门控(Clock Gating)和电源门控(Power Gating)的设计考虑,以及如何在RTL层面为这些物理实现步骤留下清晰的指示。 总结 《数字电路设计与SystemVerilog实践指南》不仅仅是一本语言参考手册,它是一套面向实际工程应用的系统方法论。通过本书的学习,读者将能够熟练运用SystemVerilog的全部能力,构建出结构清晰、易于验证、性能可控的复杂数字硬件模块,真正实现从概念到硅片的顺畅转化。本书内容紧密贴合当前业界对高性能、高可靠性数字IC设计的需求。

作者简介

目录信息

第1章 概论 参考文献第2章 基本语法结构 2.1 预备知识 2.1.1 标识符 2.1.2 运算符 2.1.3 值 2.1.4 表达式 2.2 数据类型 2.2.1 连线型 2.2.2 寄存器型 2.2.3 整型 2.2.4 实型 2.2.5 时间 2.2.6 事件 2.2.7 位矢量 2.2.8 拼接和复制 2.2.9 数组 2.2.10 参数 2.2.11 编译预处理指令 2.3 模块 2.3.1 端口连接规则 2.3.2 端口列表 2.3.3 层级名 2.4 结论 练习 参考文献第3章 结构和行为描述 3.1 概述 3.2 基本门 3.2.1 采用基本门组成的结构化模块 3.2.2 用户自定义元件 3.3 建模层次 3.4 编码风格 3.5 可综合的运算符 3.6 连续赋值语句 练习 参考文献第4章 仿真 4.1 仿真器的种类 4.2 VCS仿真器的使用 4.3 测试平台(testbenches) 4.4 调试 练习第5章 过程描述 5.1 always块 5.1.1 块语句 5.1.2 多周期执行的always块 5.2 函数和任务 5.3 阻塞型和非阻塞型赋值 5.4 控制结构 5.4.1 IF语句 5.4.2 循环语句 5.4.3 举例 5.5 条件结构的综合 5.6 举例——组合逻辑模块 5.7 触发器与锁存器 5.8 存储器 5.9 总结 练习 参考文献第6章 单个模块的设计方法 6.1 概述 6.2 基本设计方法 6.3 设计规格 6.4 构建设计 6.5 设计实例1——一个简单的减法计数器 6.5.1 设计规格 6.5.2 确定控制策略 6.5.3 确定RTL级结构 6.5.4 用Verilog描述设计 6.5.5 验证设计的正确性 6.6 设计实例2——无符号并一串乘法器 6.6.1 确定控制策略 6.6.2 确定RTL结构 6.6.3 用verilog描述设计 6.7 定义触发器的另一种方法 6.8 普遍存在的问题以及解决方法 6.8.1 额外锁存器 6.8.2 不完整的同步定义(敏感列表) 6.8.3 线或逻辑的无意识产生 6.8.4 循环结构的不正确使用 6.9 调试方法 6.10 总结 练习第7章 单个模块的验证 7.1 概述 7.2 测试向量源 7.3 测试平台的编写方法 7.3.1 绝对时间和相对时间 7.3.2 读取测试向量文件 7.4 综合后验证 7.5 形式验证 7.5.1 等价性检测 7.5.2 模型检测 7.6 系统级验证 7.7 总结 练习第8章 有限状态机风格 8.1 概述 8.2 状态机的综合 8.2.1 经典模型 8.2.2 直接描述风格 8.2.3 间接描述风格 8.3 举例 练习 参考文献第9章 控制点编码风格 9.1 概述 9.2 参数化模块的例化 9.3 控制点描述风格 9.4 使用厂家的单元 9.5 结论 练习 参考文献第10章 复杂度管理——大型设计 10.1 上层设计的步骤 10.2 设计划分 10.3 控制器设计风格 10.4 直接编码风格举例——运动估计器 10.5 间接描述方式举例——高速缓冲存储器Cache 10.6 另一个间接方式描述举例——MIPS200 10.6.1 MIPS200测试 10.6.2 对MIPS200 testbench的说明 10.6.3 MIPS的R]rL和控制点描述 10.7 总结 练习 参考文献第11章 时序、面积及功耗的优化 11.1 概述 11.2 设计中的时序问题 11.2.1 延时计算 11.2.2 边沿触发器的时序设计 11.2.3 锁存器的时序设计 11.2.4 时序意识的设计 11.3 低功耗设计 11.3.1 CMOS电路中的功耗 11.3.2 针对低功耗的设计技术 11.3.3 低功耗设计中的CAD工具 11.4 设计中的面积问题 11.5 总结 练习 参考文献第12章 设计编译 12.1 概述 12.2 运行实例——闹钟 12.3 建立 12.4 调用综合 练习 参考文献第13章 面向标准单元的综合 13.1 概述 13.2 综合流程 13.3 总结 练习 参考文献第14章 面向FPGA的综合 14.1 以现场可编程门阵列(FPGA)作为目标工艺 14.2 Altera工具的使用 14.3 Xilinx工具的使用 14.4 存储器阵列的实现 14.4.1 用查找表作为存储器(例如Xilinx) 14.4.2 用内嵌阵列块作为存储器(例如Altera) 14.5 用内嵌阵列作为ROM 14.6 FPGA报告 14.7 门级仿真 14.7.1 一些常见的疑惑 14.7.2 下载应用设计 14.8 总结 练习 参考文献第15章 门级仿真与测试 15.1 ad.hoc测试技术 15.2 综合中的扫描插入 15.3 内建自测试 练习 参考文献第16章 其他编码风格 16.1 概述 16.2 行为编译器风格 16.2.1 布斯乘法器 16.2.2 行为编译器——总结 16.3 自定时风格 16.4 封装风格 16.5 未来HDL的发展 练习 参考文献第17章 混合设计技术 17.1 概述 17.2 数字/模拟 17.3 硬件/软件 17.3.1 大规模硬件设计的仿真 17.3.2 软/硬件协同设计 17.3.3 嵌入核的设计 17.3.4 SOC(System-On-a-Chip)的设计语言 17.4举例 参考文献附录 Venlog设计实例
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读后感

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用户评价

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我是一名正在攻读数字信号处理专业硕士学位的学生,我的研究方向涉及到大量的FPGA(Field-Programmable Gate Array)原型开发和硬件加速。在实际的项目中,我发现Verilog语言是实现这些硬件加速算法的核心工具。然而,我的导师经常强调,写出高效、可综合的Verilog代码是至关重要的,否则即使算法再好,也可能因为硬件实现上的瓶颈而无法达到预期的性能。这本书《面向数字系统综合的Verilog编码风格》的书名,对我来说就像是“及时雨”。我迫切地希望能够通过这本书,系统地学习Verilog的最佳实践,了解在FPGA综合过程中,哪些编码方式更受欢迎,哪些是需要避免的。我期待书中能够提供清晰的指导,帮助我写出能够最大限度地发挥FPGA硬件资源优势的代码,从而提升我的研究效率和项目的成功率。

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作为一名资深的EDA(Electronic Design Automation)工具开发者,我见证了Verilog语言在数字IC设计领域的发展和演变。我也深知,Verilog代码的质量,尤其是其编码风格,对综合工具的性能和用户体验有着至关重要的影响。一个设计团队内部如果编码风格不统一,或者普遍存在不规范的写法,将会极大地增加项目沟通成本,并且可能导致综合工具难以优化,从而影响最终芯片的性能和功耗。因此,我非常关注市面上关于Verilog编码风格的书籍,希望能从中找到能够指导工程师们写出更优、更易于综合的代码。这本书《面向数字系统综合的Verilog编码风格》的出现,恰好填补了这一领域的空白。我期待它能够提供一套系统、权威、易于理解的编码规范,涵盖从命名约定、信号使用、模块划分到层次化设计等各个方面,并深入剖析不同编码风格对综合结果的影响,给出具体的优化建议。

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我是一名在某大型互联网公司负责硬件研发的工程师,我们的业务发展对计算性能有着极高的要求,因此我们经常需要设计和优化定制化的ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)芯片。在芯片设计的早期阶段,Verilog编码的质量直接影响到后续的验证、综合、布局布线等流程的效率。不规范的编码风格往往是导致项目延期、成本超支的罪魁祸首之一。因此,我一直希望能够找到一本能够提供系统性、实战性指导的Verilog编码风格书籍。这本书《面向数字系统综合的Verilog编码风格》的出现,正好符合我们的需求。我期待书中能够提供一套适用于ASIC设计的、与主流EDA工具高度兼容的Verilog编码规范,并且包含丰富的实际案例,能够帮助我的团队成员提升代码质量,缩短设计周期,最终设计出性能更优、功耗更低的芯片。

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我的学习路径一直都是偏向于理论研究,虽然对数字逻辑和计算机体系结构有着深入的理解,但在实际的硬件描述和系统实现方面,我相对比较薄弱。Verilog语言是连接理论与实践的关键桥梁,而“编码风格”这个概念,在我看来,往往是在实践中摸索出来的“经验之谈”。我希望通过阅读《面向数字系统综合的Verilog编码风格》这本书,能够将理论知识与实际工程应用有机结合起来。我期望书中能够深入探讨如何将抽象的逻辑设计转化为具体的Verilog代码,并且这些代码能够被综合工具有效地处理,最终生成高效且可验证的硬件。这本书的书名非常具有指导性,它强调了“面向综合”这一点,这对我来说尤为重要,因为它意味着我需要学习如何写出不仅仅是“能跑”的代码,更是“能被优化”的代码。

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我是一位刚刚踏入数字IC设计行业的软件工程师,之前主要接触的是高级语言编程。在学习Verilog的过程中,我发现它与我熟悉的C++、Java等语言有着显著的区别,尤其是在描述硬件行为和结构方面。我常常感到无所适从,不知道如何才能写出能够被综合工具正确理解和转换成硬件电路的代码。这本书的名字《面向数字系统综合的Verilog编码风格》立刻吸引了我,因为它明确指出了学习的重点——“面向综合”。这意味着这本书不仅仅教你如何写Verilog语法,更重要的是教会你如何写出“好”的Verilog代码,能够被高效地综合。我希望这本书能够从基础入手,详细讲解Verilog的各个方面,并结合大量的代码示例,演示如何遵循良好的编码风格来描述组合逻辑、时序逻辑,以及如何避免一些常见的陷阱。我相信,通过这本书的学习,我能够快速建立起对Verilog编码的正确认知,并掌握一套行之有效的编码方法,为我的硬件设计之路打下坚实的基础。

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作为一名长期从事数字逻辑仿真验证的工程师,我深知一个项目能否顺利完成,很大程度上取决于其底层Verilog代码的质量。不良的编码风格不仅会增加验证的难度,更容易隐藏一些难以发现的逻辑错误,导致仿真结果与实际硬件表现不一致。我希望这本书《面向数字系统综合的Verilog编码风格》能够为我提供更深入的视角,让我理解从编码风格到综合结果,再到最终验证的整个链条是如何运作的。我期待书中能够探讨一些在验证过程中经常遇到的、由不佳编码风格引发的棘手问题,并给出相应的代码改进建议。如果这本书能够教会我如何写出更易于验证、更健壮的代码,那么它将极大地提升我工作的效率和准确性。

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我一直对硬件设计充满了好奇,并尝试通过自学Verilog来构建一些简单的数字电路。在学习过程中,我遇到了很多困惑,比如如何才能写出“标准”的代码,如何才能让我的代码在各种不同的EDA工具下都能正常工作,以及如何才能让我的设计在性能和功耗上有所提升。这本书《面向数字系统综合的Verilog编码风格》的出现,似乎为我指明了方向。我期待书中能够用通俗易懂的语言,结合丰富的图示和代码示例,来解释Verilog编码的各种细节,并强调“面向综合”的重要性。我希望通过这本书,我能够建立起一套科学的Verilog编码习惯,为我未来更深入地学习数字电路设计打下坚实的基础。

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我是一名刚刚毕业,进入IC设计公司工作的应届生。在学校的学习中,我对Verilog有了一定的了解,掌握了基本的语法和一些简单的设计方法。然而,在实际工作中,我发现自己所写的代码在很多方面都存在不足,尤其是在代码的可读性、可复用性和可综合性方面。我经常会听到资深工程师们提到“编码风格”的重要性,但却缺乏一个系统性的学习途径。这本书《面向数字系统综合的Verilog编码风格》的书名,正是我当前最需要的。我非常期待书中能够为我提供一个清晰、有条理的学习框架,从最基础的命名规则讲起,逐步深入到模块设计、状态机编码、时序逻辑设计等各个方面,并详细解释为什么需要遵循特定的编码风格,以及这些风格如何帮助综合工具生成更优化的硬件。

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在我多年的Verilog编程经验中,我发现许多时候,代码的“可读性”和“可综合性”似乎是相互矛盾的。例如,我可能会写出一段逻辑非常清晰、易于理解的代码,但综合工具却告诉我它存在问题,或者生成的逻辑并不高效。反之,一些为了追求综合效率而写的代码,又可能因为晦涩难懂的写法,给后续的维护和调试带来极大的困难。这让我开始反思,是否存在一种方法,能够同时兼顾代码的可读性和可综合性?《面向数字系统综合的Verilog编码风格》这本书名,让我看到了希望。我期待书中能够深入分析这种潜在的矛盾,并提出一套行之有效的编码哲学,教导我们如何在两者之间找到最佳的平衡点。我希望书中能够提供大量的对比示例,展示不同编码风格的优劣,以及它们对综合结果的具体影响,从而帮助我提升代码质量。

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这本书的封面设计就透露着一股严谨而专业的气息,书名《面向数字系统综合的Verilog编码风格》更是直击痛点。作为一名在数字IC设计领域摸爬滚打多年的工程师,我深知Verilog编码风格的重要性。它不仅仅是代码的可读性问题,更是直接关系到综合工具的效率、生成的逻辑是否最优,乃至最终芯片的性能和功耗。过去,我曾多次在项目中遇到因为不规范的编码风格导致的问题,例如综合报错、时序收敛困难、甚至生成逻辑与预期不符。这些经历让我深刻体会到,掌握一套优秀的Verilog编码风格,是每一个数字IC工程师必备的核心技能。我期待这本书能够为我提供系统性的指导,帮助我梳理和优化我现有的编码习惯,学习更先进、更符合综合工具特性的Verilog写法。我相信,通过这本书的学习,我能够在未来的设计工作中,更高效、更可靠地完成数字系统的综合任务,为项目成功贡献更大的力量。

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