数字系统测试和可测性设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:Miron Abramovici

出品人:

页数:676

译者:

出版时间:2004-1-1

价格:65.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302077473

丛书系列:国外大学优秀教材 微电子类系列

图书标签:

• 数字系统
• 测试
• 可测性设计
• DFT
• 验证
• VHDL
• Verilog
• FPGA
• 芯片测试
• 电路测试

深入理解数字电路与系统设计：面向高性能与可靠性的视角 图书名称：数字系统测试与可测性设计 --- 图书简介： 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的专业人士和高级学生提供一个全面而深入的视角，探讨现代数字系统设计流程中至关重要的两个环节：系统级的架构选择与优化，以及面向特定应用的硬件加速技术。我们摒弃对基础逻辑门和布尔代数的传统重复，转而聚焦于如何将理论知识转化为高效、可靠、易于验证的复杂集成电路（IC）和系统级芯片（SoC）。 本书的叙述结构遵循从宏观架构到微观实现，再到系统级性能优化的逻辑路径，内容深度足以支撑从业人员在尖端技术领域进行决策和创新。 第一部分：高级数字系统架构与并行计算范式 本部分深入剖析了当代高性能计算（HPC）领域中主流的架构选择及其设计哲学，强调在功耗预算和物理限制下的最优解探索。 第一章：超越冯·诺依曼瓶颈的内存层次结构 本章将详细探讨现代处理器如何通过多级缓存（L1/L2/L3）设计来缓解存储器延迟。内容涵盖缓存一致性协议（如MESI、MOESI）在多核环境下的实现细节与性能影响。我们不仅分析静态的容量分配策略，更深入研究动态的硬件预取机制——包括基于内容寻址存储器（CAM）的硬件支持、指令级并行度（ILP）对预取效率的提升作用，以及在功耗敏感型嵌入式系统中如何权衡缓存粒度和刷新策略。 第二章：指令级并行性（ILP）的高级主题 本章超越基础的五级流水线模型，重点讨论超标量（Superscalar）处理器中的乱序执行（Out-of-Order Execution, OOO）核心设计。我们将详细解构重排序缓冲区（Reorder Buffer, ROB）、保留站（Reservation Station）的工作原理，以及它们如何通过寄存器重命名技术消除数据依赖。此外，分支预测单元（Branch Predictor）的复杂性分析是本章的重点，包括Tage预测器、混合预测器在现代微处理器中的迭代演进，以及这些预测机制对分支目标缓冲器（BTB）访问延迟的影响。 第三章：异构计算与专用加速器设计 本章探讨了通用CPU无法有效处理的特定计算任务，如何通过定制硬件加速器来实现数量级的性能提升。内容聚焦于数据流架构（Dataflow Architecture）与通用计算图形处理器（GPGPU）的核心设计。我们将深入分析GPU的SIMT（Single Instruction, Multiple Thread）执行模型，包括线程束（Warp/Wavefront）调度机制、共享内存的划分与管理，以及如何利用张量核心（Tensor Cores）等专用单元加速矩阵运算。针对深度学习应用，我们将阐述脉动阵列（Systolic Array）在卷积层（CNN）和Transformer模型中的高效映射与资源利用率优化。 第二部分：系统级功耗与可靠性优化策略 在先进工艺节点下面临的挑战不仅仅是速度，更是功耗密度与长期可靠性。本部分关注如何在系统层面管理和提升设计质量。 第四章：动态功耗管理与电源门控技术 本章深入研究系统级电源管理单元（PMU）的运作机制。内容涵盖电压频率调整（DVFS）的动态调度算法，以及更细粒度的电源门控（Power Gating）技术。我们将分析如何使用状态保持单元（State Retention Flip-Flops, SRFF）来最小化上下文切换的开销，以及在不同负载情景下，如何优化关断和唤醒的序列，以确保系统在瞬态电流尖峰下的稳定性。 第五章：时序收敛与静态时序分析（STA）的进阶应用 本章侧重于设计后期对时序裕量的精确控制。内容包括对各种时序约束（Setup/Hold/Recovery/Removal）的精确建模，以及对片上变动（On-Chip Variation, OCV）和更先进的先进工艺模型（Statistical Variation Models）的纳入。我们将讨论如何利用时序报告进行路径分组（Path Grouping），并分析时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）中用于平衡时钟抖动（Jitter）与偏差（Skew）的复杂算法。 第六章：先进工艺节点下的可靠性挑战与防御 随着晶体管尺寸的缩小，新兴的可靠性问题凸显。本章专注于辐射效应、电迁移（Electromigration, EM）和自热效应（Self-Heating）对数字电路寿命的影响分析。内容将涉及如何利用冗余技术（如三模冗余TMR）和错误检测码（如循环冗余校验CRC）在架构层面上实现对瞬时故障（Soft Errors）的容忍。此外，还将探讨晶体管老化（Aging Effects，如NBTI/PBTI）对电路裕量的长期侵蚀，以及补偿性技术的设计考量。 第三部分：系统级性能建模与仿真验证方法学 在设计周期的早期发现错误并精确预测性能，是降低风险的关键。本部分将侧重于高级建模工具和验证环境的构建。 第七章：从行为级到寄存器传输级（RTL）的优化映射 本章探讨如何使用高层次综合（High-Level Synthesis, HLS）工具链，将C++/SystemC描述的行为模型有效地映射到优化的RTL结构。重点分析HLS中的数据路径优化（如循环展开、流水线化）对最终逻辑资源占用和时序性能的影响。我们将比较不同抽象层次的仿真效率，并讨论如何构建跨层次的验证环境，确保高层行为与底层RTL实现的等价性。 第八章：基于形式验证的完整性检查 本章超越传统的仿真覆盖率驱动验证，引入形式验证（Formal Verification）作为确保设计功能正确性的强大工具。内容包括命题逻辑、一阶逻辑在电路描述中的应用，以及如何构建和求解等价性检查（Equivalence Checking）的证明问题。我们将探讨在大型模块上应用形式验证的可扩展性限制和有效的边界条件设置策略。 第九章：系统级性能分析与瓶颈定位 本章关注在SoC层面对整体性能的度量和优化。内容涵盖片上调试（On-Chip Debugging）接口（如JTAG/DAP）的实现细节，以及如何利用硬件性能计数器（Performance Counters）采集真实工作负载下的关键指标（如缓存未命中率、TLB缺失、指令停顿周期）。本章旨在培养读者将原始硬件数据转化为系统级设计改进方案的能力。 本书面向具有扎实数字逻辑基础，并希望深入理解现代处理器、加速器及复杂SoC系统内部工作原理的工程师和研究人员。通过对系统架构、功耗管理和高级验证方法的全面覆盖，读者将掌握设计和分析下一代高性能数字系统的必备知识体系。

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这本书的学术深度无疑是顶尖水准的，它没有停留在泛泛而谈的层面，而是直接切入了该领域最核心、最前沿的挑战与解决方案。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的方式，即便是涉及到一些高度复杂的数学推导或底层硬件实现细节，也能被拆解成若干个易于理解的小步骤。阅读过程中，我不得不频繁地停下来，对照着书中的例子进行思考和验证，每一次深入的探究都让我对整个领域的架构有了更宏观、更精确的认识。它仿佛提供了一张详尽的地图，让读者可以清晰地看到各个知识点之间的相互关联性，而不是孤立地学习碎片化的信息。对于那些已经具备一定基础，希望向专业领域迈进的工程师或研究生来说，这本书绝对是不可多得的宝典。它提出的方法论和分析框架，具有很强的普适性和指导意义，我甚至开始尝试将书中的一些设计思路应用到我目前正在进行的项目中去，并获得了显著的成效。

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从出版质量上来看，这本书的制作水准也达到了极高标准。装帧坚固，纸张质量上乘，即便是频繁翻阅和在书页上做笔记，也丝毫没有损坏的迹象。而且，全书的索引和术语表做得非常详尽和易于检索，这对于需要快速查找特定定义或公式的专业人士来说，提供了极大的便利。在查阅资料时，我能迅速定位到所需内容，极大地提升了工作效率。可以说，从外在的物理质感到内在的内容组织，再到知识的呈现方式，这本书都展现出了一种对读者体验的极致尊重。它不仅仅是一次知识的传输，更是一种高品质的学习体验的提供。购买这本书，绝对是一项物超所值的投资，它会成为我书架上使用频率最高的工具书之一，毫无疑问。

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这本书的案例分析部分做得极其扎实和详尽，这在我看来是区分一本普通教材和一本优秀参考书的关键所在。每一个理论模型的提出，后面都紧跟着一个或多个贴近实际工程场景的实例进行论证和演算。这些案例不仅仅是简单的数字代入，而是深入到了设计、实现、验证的完整生命周期。我特别关注了其中关于系统级故障注入和模式覆盖率分析的那几章，作者不仅展示了如何使用特定的工具和算法，更重要的是，他解释了在面对真实世界的复杂电路时，设计者应该如何进行批判性思考和决策。这种“授人以渔”的教育方式，远比死记硬背公式要有效得多。读完这些章节，我感觉自己像是参与了一次由顶尖专家带领的实战演练，对如何处理那些“只有在真实世界才会出现”的棘手问题，有了一种前所未有的自信。

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这本书的封面设计实在太引人注目了，色彩搭配和版式布局都透露着一股严谨又不失现代感的气息。我拿到手的时候，光是翻阅前言和目录，就已经对作者在内容组织上的用心程度留下了深刻印象。从章节的逻辑衔接到术语的定义，都显得条理清晰，让人有一种“这本书就是我需要的”的强烈预感。尤其是那些深入浅出的插图和示意图，对于理解那些抽象的理论概念起到了至关重要的作用。我记得初次接触这方面知识时，常常被各种复杂的公式和波形图搞得晕头转向，但这本书在这些视觉辅助工具的运用上做得非常出色，能够有效地架起理论与实践之间的桥梁。我感觉作者不仅精通专业知识，更深谙如何将知识有效地传授给读者，这在技术书籍中是相当难得的品质。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师在旁边耐心指导，让人在学习的过程中充满了信心和乐趣。这本书的排版也非常舒服，字体大小和行间距都经过了精心设计，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这对于需要长时间钻研技术细节的读者来说，无疑是一个巨大的加分项。

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我发现这本书的语言风格非常独特，它在保持专业性和准确性的同时，居然还能带有一种近乎文学性的流畅感。这使得阅读体验远超我预期的枯燥技术手册。作者似乎很擅长用精炼的语言来概括复杂的工程思想，避免了冗长和重复的表达。例如，在阐述某个设计原则时，往往只需要一两段精辟的论述，配合一个恰到好处的比喻，便能让人茅塞顿开。这种行文上的驾驭能力，让人在获取硬核知识的同时，也享受到了阅读的愉悦。我甚至觉得，这本书在某种程度上塑造了我对“优秀技术写作”的理解。它清晰地表明，技术内容并非一定要板着脸孔，完全可以通过优美的逻辑和得体的措辞来展现其内在的魅力和深度。对于那些被传统技术书籍的晦涩文字折磨过的读者来说，这本书的阅读体验简直是一次清爽的洗礼。

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这是一本1991年的书，内容比较老了，可以建立些基本概念吧。

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