Verification Methodology Manual for Low Power pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Synopsys

作者:Srikanth Jadcherla

出品人:

页数:226

译者:

出版时间:2009-2-18

价格:USD 40.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781607434139

丛书系列:

图书标签:

• IC
• 低功耗
• 验证方法学
• VMM
• 功能验证
• 芯片验证
• SystemVerilog
• UVM
• 电源管理
• 设计验证
• 数字电路验证

系统设计与可靠性工程：面向高可靠性嵌入式系统的设计范式 本书旨在为系统架构师、硬件工程师和软件开发人员提供一套全面、实用的设计方法论，专注于如何构建满足极端可靠性和耐久性要求的嵌入式系统。它不涉及特定领域的验证流程或低功耗设计方法，而是聚焦于系统级的设计原则、架构选择、容错机制的实现，以及如何通过结构化的工程实践来提升整体系统的可信赖度。 --- 第一章：高可靠性系统概述与挑战 本章深入探讨了现代嵌入式系统在关键任务（Mission-Critical）应用中所面临的可靠性挑战。我们将分析导致系统失效的常见根本原因，包括随机硬件故障（如单粒子效应、元器件老化）、系统性设计错误（如并发性缺陷、资源竞争）以及环境因素的剧烈影响。 1.1 可靠性需求的量化与分类： 讨论如何根据应用场景（例如航空航天、医疗器械、工业控制）定义具体的可靠性指标，如平均故障间隔时间（MTBF）、剩余寿命预测和容错时间间隔（FTTI）。重点分析不同可靠性等级对设计约束的影响。 1.2 故障模型与失效分析基础： 介绍常用的故障模型，如瞬态故障、永久性故障和间歇性故障。系统性地介绍故障树分析（FTA）和失效模式及影响分析（FMEA）在设计初期阶段的应用，强调在概念设计阶段识别和减轻潜在风险的重要性，而非仅仅依赖后期的测试。 1.3 嵌入式系统复杂性与可靠性悖论： 分析随着系统集成度提高和功能增加，如何管理日益增长的软件和硬件接口复杂性。探讨系统复杂性与可验证性之间的内在冲突，并提出通过“模块化隔离”和“明确的接口契约”来控制复杂度的设计策略。 --- 第二章：面向可靠性的系统架构设计 本章的核心在于阐述如何从根本上设计出具有内在健壮性的系统架构，确保系统在部分组件失效时仍能维持基本功能或安全状态。 2.1 冗余策略的选择与部署： 详细解析不同类型的冗余架构，包括静态冗余（如双核锁定步调L-SMR）、动态冗余（如三模冗余TMR、N模冗余NMR）和信息冗余（如纠错码ECC）。本节将着重于冗余系统的决策矩阵：如何根据故障率、资源开销（面积、功耗）和恢复时间来选择最优的冗余度。 2.2 故障隔离与容错域划分： 探讨如何通过硬件和软件机制将系统划分为独立的容错域（Fault Containment Regions）。内容涵盖内存保护单元（MPU/MMU）的配置，时序隔离（Time Partitioning）技术，以及在多核异构系统中实现严格的资源隔离。 2.3 安全机制的集成设计： 介绍“安全机制优先”（Safety-by-Design）的原则。这包括硬件看门狗（Watchdog Timer）的设计哲学、电源监控电路的增强型应用，以及如何设计“安全状态”（Fail-Safe State）的自动转换逻辑，确保在检测到不可恢复错误时，系统能平稳、可控地进入预定义的安全操作模式。 --- 第三章：软件健壮性与防御性编程实践 本章聚焦于软件层面的设计和实现技巧，旨在消除或减轻软件缺陷导致系统崩溃的风险。 3.1 运行时完整性检查与数据流控制： 讨论在关键代码路径中嵌入运行时断言（Assertions）、前置/后置条件检查的有效方法。重点介绍如何利用控制流完整性（Control Flow Integrity, CFI）技术，防止因内存损坏导致的执行路径劫持。 3.2 健壮的异常处理与错误恢复： 阐述与传统异常处理不同的、面向高可靠性的错误处理模型。这包括为关键任务设计“快速退出”机制、使用恢复性软件模块（Recovery Kernels），以及避免异常处理代码路径成为新的单点故障源。 3.3 资源管理与死锁预防： 深入分析嵌入式系统中共享资源（如内存池、通信队列、外设访问权限）的管理难题。详细介绍同步原语（信号量、互斥锁）的正确使用模式，并提供静态分析工具和运行时检查方法来检测潜在的资源饥饿和死锁问题。 --- 第四章：跨域接口与总线可靠性 系统可靠性往往在不同功能模块或总线接口处面临挑战。本章关注数据传输和交互的完整性保障。 4.1 数据传输的端到端保护： 讨论数据在处理器、内存、DMA控制器和外设之间传输时的完整性保障机制。详细介绍循环冗余校验（CRC）在不同通信协议栈（如SPI、CAN、内部存储器总线）中的应用深度和参数选择标准。 4.2 通信协议的健壮性扩展： 针对串行通信接口，介绍如何增强标准协议以适应高噪声环境。包括增加超时重试机制、序列计数器（Sequence Numbers）以及协议层面的心跳监测，以区分设备暂时离线和永久性故障。 4.3 时序分析与同步： 分析系统时钟域（Clock Domains）之间的同步问题，以及如何利用锁相环（PLL）的监控机制和异步FIFO进行安全数据交换。探讨如何通过时序预算（Timing Budgeting）来确保关键任务的执行截止时间（Deadline）得到满足。 --- 第五章：架构层面的生命周期管理与可维护性 可靠性不仅仅是设计出来的，还需要在系统的整个生命周期内得到维护和验证。 5.1 现场诊断与故障注入： 介绍如何设计系统以支持片上调试（On-Chip Debugging）和运行中诊断（Run-Time Diagnostics）。重点阐述软件实现的“内置自检”（BIST）和硬件实现的“循环测试”（LBIST）的协同工作模式。讨论通过可控的“受限故障注入”来验证系统恢复机制的有效性。 5.2 可重构性与在线修复： 对于极高可靠性系统，讨论如何设计可以进行部分重配置或热插拔的架构。内容包括在不中断服务的情况下，如何安全地隔离一个故障单元、替代它，并将其重新集成到系统运行中。 5.3 固件与配置数据保护： 探讨存储介质（如Flash、EEPROM）的可靠性问题，包括位翻转（Bit Flips）的缓解。介绍如何使用冗余存储和版本控制方案来保障系统启动代码和关键配置参数的完整性，确保系统在断电重启后能恢复到已知安全状态。 --- 总结： 本书为读者提供的是一个系统的、自顶向下的工程框架，它强调通过架构选择、冗余设计、隔离机制和健壮的软件实现来构建一个内在可靠的嵌入式系统。所有讨论均围绕如何通过结构化方法提高系统的可信赖性、容错能力和长期稳定性，而非侧重于特定性能指标的优化。掌握这些方法论，是迈向设计下一代关键任务系统的基础。

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看到《Verification Methodology Manual for Low Power》的书名，我立刻产生了一种强烈的共鸣。在当前芯片设计中，低功耗已经成为一个至关重要的考量因素，但与之相伴而生的，是低功耗验证的复杂性和挑战性。我曾经在项目中遇到过，即使功能验证一切正常，但由于低功耗验证的疏忽，导致芯片在实际功耗表现上远超预期，或者在特定的低功耗模式下出现意想不到的问题。这让我深刻意识到，迫切需要一本能够系统性地指导我们如何进行低功耗验证的书籍。我期望这本书能够提供一套完整的验证方法论，从需求分析、验证计划制定、验证环境搭建、测试用例开发，到验证执行和结果分析，都能有详细的阐述。我特别希望书中能够深入讲解如何针对各种低功耗技术，例如时钟门控、电源门控、以及动态电压和频率调整（DVFS），设计出有效的验证场景，并能够提供一些关于如何提高低功耗验证效率和覆盖率的最佳实践，例如如何利用自动化工具和形式验证技术。

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读到《Verification Methodology Manual for Low Power》这个书名，我的脑海中立刻浮现出了我过去在项目中所经历的种种低功耗验证的挑战。曾经，我们往往是在功能验证通过后才开始关注低功耗，结果发现很多隐藏的问题，例如在特定的低功耗模式转换过程中出现数据丢失，或者功耗优化导致了意想不到的时序问题。这让我认识到，低功耗验证必须贯穿于整个设计和验证流程，需要一套系统性的方法来指导。我希望这本书能够提供一套完整的、可操作的验证框架，能够帮助我从项目早期就规划和实施低功耗验证，能够详细阐述如何针对各种低功耗技术，如门控时钟、门控电源、以及动态电压和频率调整（DVFS）等，设计出有效的验证场景和策略。我尤其期待书中能够深入探讨如何构建一个健壮的低功耗验证环境，以及如何利用仿真、emulation、和FPGA原型等多种验证技术来提高验证的效率和覆盖率。

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这本书的标题，"Verification Methodology Manual for Low Power"，准确地击中了我在低功耗验证领域长期以来感到模糊和困惑的痛点。我曾尝试过阅读一些关于低功耗设计本身的著作，但它们往往侧重于设计实现层面，而对于如何验证这些设计细节的正确性，尤其是如何确保其在各种工作模式下的稳定性和预期的功耗表现，则着墨不多。我知道，低功耗验证绝非简单的功能验证的延伸，它需要考虑更多的动态行为、时序约束和电源状态转换。我渴望能够找到一本专注于“方法论”的书籍，它能够提供一套清晰的、有条理的验证思路，从顶层设计到具体实现，能够指导我如何构建一个完整的验证流程。我希望书中能够详细阐述如何识别潜在的低功耗相关风险，如何制定有效的验证计划，如何选择和配置合适的验证工具，以及如何有效地分析和调试验证过程中出现的低功耗问题。特别是对于一些高度复杂的低功耗机制，比如多电压域（multi-voltage domain）设计和动态功耗管理，我希望书中能够提供具体的验证策略和场景，帮助我理解如何去覆盖这些复杂的交互。

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这本书的书名《Verification Methodology Manual for Low Power》让我眼前一亮。在实际工作中，低功耗设计已经成为芯片设计的重中之重，但如何高效、全面地验证这些低功耗功能，一直是困扰许多工程师的难题。我们往往在功能验证通过后，才开始着手低功耗验证，但这时发现问题的修复成本极高。因此，我非常期待这本书能够提供一套系统性的、可操作的低功耗验证流程，能够指导我们如何从设计的早期阶段就介入低功耗验证，如何制定详细的验证计划，如何构建一个强大的低功耗验证环境，以及如何设计出有效的测试用例来覆盖各种低功耗模式和状态转换。我尤其希望书中能够详细介绍如何利用断言（assertions）和覆盖率指标来衡量低功耗验证的完备性，以及如何有效地分析和调试在低功耗验证过程中出现的各种疑难杂症。

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这本书的标题，"Verification Methodology Manual for Low Power"，立刻就吸引了我，因为它直接触及了我在实际设计工作中经常遇到的一个关键且具有挑战性的领域。低功耗设计固然重要，但如何有效地验证这些低功耗特性，避免在功耗优化过程中引入功能性错误，却往往是一项艰巨的任务。市面上关于低功耗设计的书籍不少，但专门深入讲解验证方法学的，相对较少。我一直渴望能有一本系统性地梳理低功耗验证流程、关键技术、常用工具以及最佳实践的指南，能够帮助我建立起一套扎实且高效的验证体系。这本书的名字预示着它能够填补这一知识鸿沟，提供一套完整的、可操作的验证框架，而不仅仅是零散的技术点介绍。我期待它能详细阐述如何针对各种低功耗模式（如时钟门控、电源门控、动态电压和频率调整（DVFS）、睡眠模式等）制定全面的验证策略，并提供具体的验证场景和激励（stimulus）生成技巧。此外，低功耗验证往往需要结合仿真实时仿真（Emulation）和FPGA原型验证等多种技术，我希望书中能够详细介绍这些高级验证技术的应用，以及如何利用它们来加速低功耗验证的进程，并检测出那些在传统仿真中难以发现的稀有低功耗相关的故障。尤其是我对书中是否能提供一些实际的案例分析非常感兴趣，通过具体的设计实例来展示如何应用书中提出的方法学，解决真实世界中遇到的低功耗验证难题，这将是极具价值的学习材料。

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对于我这样一名在嵌入式系统领域深耕多年的工程师来说，低功耗设计早已不是一个可选项，而是必选项。《Verification Methodology Manual for Low Power》这个书名，直接抓住了我核心的需求——如何可靠地验证这些至关重要的低功耗设计。我曾遇到过不少因为低功耗验证不足而导致的问题，这些问题往往是在系统集成阶段才暴露出来，修复起来异常困难。我渴望得到一本能够提供一套清晰、完整、且实用的低功耗验证方法论的书籍。我希望它能够详细地阐述如何针对诸如时钟门控、电源门控、动态电压和频率调整（DVFS）等主流低功耗技术，制定一套有效的验证策略，并给出具体的验证场景和测试用例生成建议。同时，我也非常关注书中是否能提供关于如何利用仿真、emulation、以及FPGA原型验证等高级验证技术，来提升低功耗验证的效率和覆盖率，并能给出一些关于如何调试低功耗相关bug的实操技巧。

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我之所以对《Verification Methodology Manual for Low Power》这本书产生浓厚的兴趣，是因为我所在的团队正在面临一项复杂且时间紧迫的芯片设计项目，其中低功耗设计是项目的核心要求之一。在此之前，我们主要依赖于一些零散的技术文档和内部的经验积累来进行低功耗验证，效果并不尽如人意，经常会在后期集成阶段才暴露出一些难以追溯的功耗相关的BUG。这不仅浪费了宝贵的设计和验证资源，也给项目进度带来了巨大的压力。因此，我迫切需要一本能够提供一套系统化、流程化的验证方法论的书籍，能够指导我们如何从项目早期就开始规划和执行低功耗验证，如何有效地覆盖各种低功耗状态和转换，以及如何利用自动化工具来提高验证效率和覆盖率。我希望这本书能够详细介绍如何设计专门针对低功耗场景的测试用例，如何构建和管理低功耗验证环境，以及如何有效地运用断言（assertions）和覆盖率指标来衡量验证的完备性。另外，关于低功耗设计中常见的挑战，例如功耗模式之间的干扰、时序收敛问题在低功耗模式下的表现、以及如何验证电源管理单元（PMU）的正确性，我非常期待书中能提供深入的见解和解决方案。

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作为一个资深的SoC验证工程师，我一直密切关注低功耗验证领域的发展。随着芯片功耗成为越来越关键的设计指标，有效的低功耗验证方法论显得尤为重要。然而，市面上专门系统阐述低功耗验证方法学的书籍并不多见。《Verification Methodology Manual for Low Power》的出现，无疑是一个令人兴奋的消息。我期待这本书能够提供一套结构清晰、逻辑严谨的验证流程，从需求分析、验证计划、验证环境搭建、测试用例生成、到验证执行和结果分析，都能够有详细的阐述。我希望书中能够深入探讨低功耗验证中的关键技术，例如如何有效地验证各种低功耗模式（包括时钟门控、电源门控、动态电压和频率调整等），如何利用形式验证技术来保证低功耗模式下的正确性，以及如何结合实际硬件进行验证。此外，我也非常关注书中是否能够提供一些关于如何提高低功耗验证效率和覆盖率的最佳实践，例如如何利用自动化工具来生成和管理低功耗测试用例，以及如何有效地收集和分析低功耗相关的覆盖率数据。

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当我看到《Verification Methodology Manual for Low Power》这个书名时，我立刻联想到了我最近在项目中遇到的一个棘手问题：我们引入了一些新的低功耗特性，但验证团队似乎对此类验证的经验不足，导致在功能验证通过后，实际功耗表现与预期存在较大差距。这让我深刻意识到，低功耗验证需要一套不同于传统功能验证的、更为专业的方法论。我非常期待这本书能够提供一套完整的低功耗验证流程，包括如何进行需求分析、验证策略制定、验证环境搭建、测试用例生成、以及验证结果分析。我希望它能够详细介绍如何针对各种低功耗技术（如时钟门控、电源门控、DVFS、低功耗模式等）设计有效的验证场景，如何利用仿真、形式验证、emulation等多种验证手段来加速验证进程，并如何有效地利用覆盖率指标来衡量验证的完备性。我尤其希望书中能够提供一些关于如何调试低功耗相关bug的实用技巧，因为这类bug往往难以复现且难以定位。

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我的工作内容直接与芯片设计中的低功耗优化紧密相关，而验证这些低功耗特性的有效性，是我长期以来一直感到头疼的问题。《Verification Methodology Manual for Low Power》这个书名，恰恰点出了我最迫切的需求。我希望这本书能够提供一套系统性的、循序渐进的低功耗验证方法论，从基础理论到高级应用，能够让我对低功耗验证有一个全面而深入的理解。我期待书中能够详细介绍如何针对不同的低功耗场景，如时钟门控、电源门控、睡眠模式、以及动态电压和频率调整（DVFS）等，设计出完备的验证计划和测试用例。此外，我对于如何利用形式验证技术来保证低功耗设计的正确性，以及如何使用仿真、emulation和FPGA原型验证等多种手段来加速低功耗验证的进程，有着浓厚的兴趣，希望书中能够提供详细的指导和实践案例。

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