计算机系统结构 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:高辉 编

出品人:

页数:417

译者:

出版时间:2004-8

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787307042469

丛书系列:

图书标签:

• 计算机系统结构
• 计算机体系结构
• 汇编语言
• 操作系统
• 数字逻辑
• 计算机组成原理
• 存储系统
• 处理器
• 流水线
• 缓存

现代信息技术发展前沿：集成电路设计与制造技术 引言：数字时代的基石 在当今这个以信息为核心驱动力的时代，我们生活的方方面面都与集成电路（IC）技术息息相关。从智能手机、高性能计算集群到物联网（IoT）设备乃至尖端人工智能（AI）系统，其背后都是由微观世界中精心设计的硅片构成的。本书旨在深入剖析现代集成电路的完整生命周期，涵盖从概念设计、物理实现到最终封装测试的全过程，为读者构建一个全面、深入且具有前瞻性的技术图景。 第一部分：从需求到架构——前端设计与验证 第一章：集成电路设计方法学概述 本章将系统介绍现代数字IC设计的整体流程与设计哲学。我们将探讨设计自动化（EDA）工具在这一过程中的核心作用，以及从系统级需求规格定义到逻辑门级实现的转化路径。重点关注设计收敛性、功耗预算设定以及时序约束的早期规划。 第二章：硬件描述语言（HDL）的精炼应用 着重介绍硬件描述语言（如 VHDL 和 SystemVerilog）在描述复杂并发逻辑中的高级应用。内容不仅限于基础语法，更深入探讨如何利用这些语言进行抽象建模、结构化描述，以及如何编写可综合（Synthesizable）的代码，确保设计能够高效地映射到实际的逻辑单元上。此外，还将涵盖基于属性验证（SVA）在SystemVerilog中的应用，提升验证的效率和覆盖率。 第三章：逻辑综合与功能验证的攻防艺术 逻辑综合是连接行为描述与物理实现的桥梁。本章细致阐述逻辑综合过程中的优化技术，包括布尔代数简化、逻辑分区、目标库映射以及如何与时序目标进行迭代优化。 功能验证部分是设计的核心挑战。我们将深入讲解验证平台（Verification Platform）的构建，包括使用高级验证方法学（如 UVM/OVM）构建可重用、可扩展的测试平台。讨论随机激励生成、断言（Assertions）的植入以及形式验证技术（Formal Verification）在确保设计正确性方面不可替代的作用。 第二部分：从逻辑到物理——后端实现与工艺实现 第四章：静态时序分析（STA）与时钟树综合（CTS） 现代IC设计对速度的要求极为苛刻，时序收敛成为决定芯片成败的关键因素。本章详述静态时序分析的原理，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）、延迟计算模型（如 Liberty 文件的解读）。重点阐述时钟树综合（CTS）的复杂性，包括如何通过最小化时钟偏斜（Skew）和不确定性（Jitter）来确保整个芯片在高速同步运行。 第五章：布局规划与物理实现技术 后端设计是将抽象的逻辑网表转化为可制造的版图。本章涵盖关键的物理实现步骤：从初步的芯片面积估算、宏单元（Macro）的预放置，到详细的布局（Placement）和布线（Routing）。讨论如何应用先进的布线规则（如最小间距、多层金属线的使用）来满足信号完整性（SI）要求，并管理寄生参数。 第六章：先进工艺节点下的物理挑战与应对 随着工艺节点进入 7nm 及以下，制造的物理极限带来了前所未有的设计挑战。本章聚焦于这些前沿工艺带来的特殊问题，如： 1. 设计规则检查（DRC）与版图后验证（LVS）的严格性：解析极紫外光刻（EUV）对设计规则的深远影响。 2. 信号完整性（SI）与电源完整性（PI）：深入探讨串扰（Crosstalk）、电迁移（Electromigration）的建模与缓解策略，以及去耦电容的优化布局。 3. 光刻邻近效应（OPC）的补偿机制：理解如何通过修正掩模数据来弥补光刻过程中的物理失真。 第三部分：超越摩尔定律——先进封装与新兴技术 第七章：集成电路的封装与测试技术 芯片的性能不仅取决于硅片本身，也深受封装技术的影响。本章介绍先进封装技术，如 2.5D（2.5维）和 3D 异构集成（Heterogeneous Integration）。讨论倒装芯片（Flip-Chip）、晶圆级封装（WLP）的结构和热管理挑战。 测试（Test）是确保产品良率的最后一道防线。详细介绍可测试性设计（DFT）技术，包括扫描链（Scan Chain）的插入与压缩、内置自测试（BIST）的实现，以及高向量测试的效率优化。 第八章：面向特定领域的架构创新 本书的最后一部分展望了未来。探讨如何针对特定应用场景（如 AI 加速、低功耗边缘计算）定制硬件架构。研究非冯·诺依曼架构（如内存计算/存内计算，In-Memory Computing）的硬件实现潜力，以及新型晶体管结构（如 GAAFET）对能效的潜在提升。 结语：持续创新的驱动力 集成电路设计与制造是一个技术迭代极快的领域。本书提供的知识体系旨在为读者打下坚实的基础，使其能够理解当前主流技术的复杂性，并具备迎接未来技术变革的能力。通过掌握这些从抽象到物理的完整流程，读者将能够更有效地参与到下一代信息系统的构建之中。 本书特点： 深度聚焦：完全围绕集成电路的物理设计、逻辑实现与先进制造展开，不涉及宏观的计算机组织原理或软件系统架构。 面向实践：结合业界主流的 EDA 工具链和设计流程，提供可操作性的技术细节。 前瞻视野：对 3D 封装和新兴计算范式有专门的探讨，确保知识的时效性。

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