VLSI数字信号处理设计与实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:张欣

出品人:

页数:214

译者:

出版时间:2003-1

价格:30.00元

装帧:平装

isbn号码:9787030113009

丛书系列:

图书标签:

• 个人
• VLSI
• 数字信号处理
• 设计
• 实现
• 集成电路
• 信号处理
• 硬件设计
• 电子工程
• 芯片设计
• 实时处理

现代生活中的信号之舞：探寻信息传递的奥秘 在这个信息爆炸的时代，我们每天都沉浸在由数字信号编织而成的声音、图像、文字和触感之中。从手机里流畅播放的音乐，到社交媒体上清晰的面部识别，再到导航系统精准的定位，这一切的背后，都离不开对信号的捕捉、处理和传递。本书将带您深入探索这个充满魅力的信号世界，揭示那些支撑现代科技运行的无形力量。 什么是信号？ 信号，简单来说，是信息的一种载体。它可以是模拟的，如同我们说话时的声波，随时间连续变化；也可以是数字的，经过采样和量化后，变成一系列离散的数值，便于计算机理解和处理。从广播电台传输的无线电波，到您手中智能设备接收的 Wi-Fi 信号，再到医学影像中的 X 射线数据，它们都以不同的形式承载着丰富的信息。 信号为何需要处理？ 原始信号往往包含噪声、失真，或者以一种不方便直接使用的格式存在。想象一下，您收到一张模糊不清的照片，或者一段充满杂音的录音，这些信息难以被我们理解和利用。因此，信号处理应运而生，它的核心目标就是从嘈杂、不完整或不适用的信号中提取出有用的信息，或者将信号转化为更适合特定应用的格式。 信号处理的奇妙旅程： 本书将带领您踏上一段精彩的信号处理探索之旅，从基础概念出发，逐步深入到各种关键技术和应用领域。 信号的语言：分析信号的本质 我们将首先学习如何描述和理解信号。这包括信号的分类（连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号等），以及对信号进行数学建模。您将了解傅里叶变换的强大威力，它能够将信号分解成不同频率的正弦波成分，揭示信号的频率特性，就像分析一首乐曲的组成音符一样。此外，我们还将探讨拉普拉斯变换和 Z 变换，它们在分析系统响应和系统稳定性方面扮演着至关重要的角色。 过滤器的魔力：净化与塑造信号 在现实世界中，噪声无处不在，它们会干扰我们获取有用信息。滤波器就是信号处理中的“净化器”，能够有效地去除不需要的频率成分，保留我们关心的信号。我们将详细介绍各种滤波器类型，包括无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器，以及它们在实际应用中的设计与选择。从音频降噪到图像增强，滤波器都发挥着不可或缺的作用。 信息的压缩与编码：高效传递的艺术 随着信息量的爆炸式增长，如何高效地存储和传输数据变得至关重要。信息压缩技术应运而生，它通过去除数据中的冗余信息，减小数据量，从而节省存储空间和传输带宽。我们将探讨无损压缩和有损压缩的原理，了解 JPEG 图像压缩、MP3 音频压缩等常见技术是如何工作的。同时，我们还将涉及信源编码和信道编码，它们是确保信息在传输过程中不丢失、不出错的关键。 现代通信的基石：调制与解调 无线通信是现代社会不可或缺的一部分。调制是将原始信号（如语音、数据）“嫁接”到高频载波上的过程，以便于远距离传输。解调则是接收端恢复原始信号的过程。我们将深入研究各种调制技术，如调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM），以及更先进的数字调制技术，如 QPSK、QAM 等。这些技术是 Wi-Fi、手机通信、卫星通信等一切无线通信的基础。 模式识别与机器学习：让机器“看懂”世界 信号处理的触角已延伸至人工智能领域。模式识别技术使计算机能够从海量数据中学习并识别出特定的模式，例如人脸识别、语音识别、手写数字识别等。我们还将探讨机器学习在信号处理中的应用，特别是如何利用算法从信号数据中提取特征，进行分类、预测和决策。 信号处理在各行各业的应用： 本书的最终目标是让您看到信号处理在现实世界中的广泛应用。您将了解到： 通信领域： 移动通信基站的设计、网络信号的优化、无线通信协议的实现。 音频与多媒体： 高保真音频播放、视频编解码、图像处理与增强、虚拟现实和增强现实的音视频处理。 医疗健康： 生物信号（心电图、脑电图）的分析，医学影像（CT、MRI）的重建与处理。 科学研究： 天文学中的信号分析、地震数据处理、粒子物理实验数据分析。 工业自动化： 传感器数据处理、控制系统设计、机器人导航。 学习的旅程： 本书旨在以清晰易懂的方式，结合实际案例，引导读者掌握信号处理的核心概念和方法。无论您是计算机科学、电子工程、通信工程专业的学生，还是对信息技术充满好奇的技术爱好者，都将从中受益。通过学习本书，您将不仅能理解我们生活中的信息是如何被处理和传递的，更能为未来在这些领域的设计和创新打下坚实的基础。准备好踏上这段探索信号之舞的旅程吧！

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这本书的价值，在我看来，很大程度上体现在它对先进工艺节点的挑战和应对策略的探讨上。随着技术节点不断缩小，时序收敛和功耗密度成为了设计中挥之不去的梦魇。这本书没有回避这些现实难题，反而将其作为重要的章节进行深入剖析。我特别喜欢它对流水线深度优化和资源共享机制的讨论，这些都是决定一个DSP核最终性能和成本的核心要素。作者通过对比不同的资源分配方案，清晰地展示了如何在保证吞吐率的前提下，有效控制面积开销。更值得称赞的是，书中还触及了现代EDA工具链中的一些高级功能，比如静态时序分析（STA）在DSP设计收敛中的关键作用，这使得内容紧跟业界前沿。对于那些已经有一定基础，希望突破现有设计瓶颈，迈向更高性能、更低功耗设计的资深工程师而言，这本书无疑提供了一张通往更高层次设计的地图。

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这本书刚入手，还没完全读完，但从初步翻阅和一些章节的研读来看，它给我的感觉是相当扎实的，尤其是对于那些希望在理论和实践之间架起桥梁的工程师和学生来说。作者在介绍基本概念时，那种深入浅出的功力让人印象深刻，并没有像很多教材那样堆砌公式，而是巧妙地将复杂的数学推导融入到实际的系统框图中，让人能清晰地理解“为什么”要这么做。比如在介绍滤波器设计时，它不仅仅停留在经典的IIR和FIR的结构层面，而是更进一步探讨了在实际VLSI工艺约束下，如何优化延迟、功耗和面积的权衡取舍，这对于我们这些真正要做芯片的人来说，是至关重要的。我尤其欣赏它在系统级建模上的处理方式，用MATLAB/Simulink的例子贯穿始终，确保读者能够立即将学到的知识转化为可仿真的代码。这种实践导向的设计思路，使得这本书不仅仅是一本参考手册，更像是一个实战训练营的指南，非常适合希望快速将理论知识转化为实际设计能力的读者。

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这本书的排版和图表质量也令人赞赏，这对于理解复杂的数据流和逻辑电路至关重要。很多技术书籍的内容翔实但图表晦涩难懂，但这本则反其道而行之。无论是FFT的蝶形运算结构图，还是流水线寄存器的放置示意图，都绘制得清晰、准确，一目了然。这极大地降低了理解复杂结构时的认知负荷。我发现自己能够更专注于算法和架构的深层逻辑，而不是纠结于图示的理解。此外，书中对不同数据格式（如浮点、定点、块浮点）在硬件映射时的优劣势对比分析得非常客观和深入，提供了一个非常实用的决策框架。这让我意识到，优秀的设计不仅仅是实现算法，更是选择最适合目标硬件约束的表示方法。这本书就像一位经验丰富的导师，不仅教你如何建造，更教你如何在资源有限的情况下，做出最明智的选择。

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我必须承认，这本书的深度和广度都超出了我最初的预期，尤其是在高层次的系统架构设计部分。它并没有仅仅满足于讲解单个模块的实现细节，而是花了相当大的篇幅去讨论整个数字信号处理链的流水线化和并行化策略。对于那些想进入DSP ASIC设计领域的新手来说，这本书提供了一个非常清晰的路线图，从算法的选择、硬件描述语言（HDL）的结构化编码到最终的综合与布局布线考虑，每一个环节都被细致地剖析了。我个人特别关注了其中关于低功耗设计策略的章节，书中对时钟门控（Clock Gating）和动态电压频率调整（DVFS）在DSP核上的具体应用实例分析得非常到位，这些都是教科书上很少提及但实际项目中又不可或缺的宝贵经验。阅读过程中，我感觉自己仿佛跟随着一位经验丰富的设计师在进行一次完整的芯片迭代，每一次权衡和决策都有据可依，这种“带着思考去阅读”的体验，确实是难能可贵的。

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初次接触这类专业书籍时，我最担心的就是其对初学者的友好度。然而，这本书在这方面做得非常出色。它的结构组织逻辑性极强，从最基础的离散时间信号处理基础开始，稳步过渡到复杂的算法映射到FPGA/ASIC的实现技巧。作者似乎非常清楚读者的知识盲区在哪里，总能在关键的转折点提供详尽的解释。例如，在讲解CORDIC算法实现时，它不仅展示了循环迭代的逻辑，还配有清晰的定点数表示法的处理细节，这对于处理固定位宽数据流的硬件工程师来说，是避免陷阱的关键。另外，书中提供的那些基于Verilog/VHDL的示例代码片段，质量非常高，不仅语法正确，而且充分考虑了综合工具的优化需求，这比阅读那些纯粹理论性的论文要高效得多。总而言之，它成功地平衡了学术的严谨性与工程的实用性，是一本可以放在手边随时查阅的“工程字典”。

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