片上係統－可重用設計方法學 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:(美)基廷等－瀋戈

出品人:

頁數:226

译者:

出版時間:2004-5

價格:35.00元

裝幀:

isbn號碼:9787505393387

叢書系列:

圖書標籤:

• 集成電路
• 計算機
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• 可重用設計
• EDA
• 集成電路
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 設計方法學
• 硬件設計
• VLSI
• IP核

《智能係統集成：下一代硬件架構與高效開發實踐》 本書深入探討瞭現代智能係統設計的核心挑戰與前沿解決方案，聚焦於如何構建更強大、更高效、更易於維護的復雜硬件係統。我們認識到，隨著應用需求的爆炸式增長和技術迭代的加速，傳統的串行、孤立的設計流程已無法滿足實時性、低功耗和高性能的要求。因此，本書旨在提供一套係統性的方法論，引導讀者從宏觀層麵理解並駕馭復雜的片上係統（SoC）設計，實現真正的智能化集成。 第一部分：智能係統設計的基石——模塊化與可重用性 本部分首先從理論層麵剖析瞭現代SoC設計中模塊化和可重用性的重要性。我們將詳細闡述為何采用模塊化設計能夠顯著提升開發效率、降低開發成本、增強設計的靈活性和可維護性。讀者將學習到如何將復雜的係統分解為具有明確接口和功能的獨立模塊，以及如何對這些模塊進行規範化管理和版本控製。 模塊化設計的原則與實踐： 詳細介紹接口定義、封裝技術、抽象層次等關鍵概念。我們將通過豐富的案例分析，展示如何將嵌入式處理器、專用加速器、存儲控製器、通信接口等關鍵功能模塊進行有效劃分和集成。 IP核（Intellectual Property Core）的設計與應用： 深入解析IP核的概念、分類及其在SoC設計中的核心作用。我們將探討各種通用IP核（如ARM處理器、PCIe控製器、DDR控製器）的設計原則和選型考量，並介紹如何自行設計或選用高質量的定製IP核，以滿足特定應用的需求。 總綫架構與互連技術： 詳細梳理片上總綫（如AXI、AHB、APB）的設計理念、性能特點及適用場景。我們將分析不同總綫協議之間的兼容性問題，以及如何構建高效、低延遲的片上互連網絡，確保模塊間數據的高速交換。 第二部分：麵嚮智能應用的高級架構設計 本部分將視角進一步提升，專注於如何針對日益增長的智能應用（如人工智能、機器學習、計算機視覺、物聯網等）進行係統架構的設計。我們將探討如何平衡計算、存儲、通信和功耗等關鍵因素，構建最優化的硬件平颱。 異構計算與並行處理： 深入分析CPU、GPU、FPGA、ASIC等不同計算單元的協同工作模式。我們將探討如何通過任務劃分、數據並行和流水綫技術，實現高效的並行計算，加速智能算法的執行。 內存係統與存儲層次： 詳細介紹現代SoC中復雜的內存層次結構，包括SRAM、DRAM、Flash等存儲器的特性、性能指標及其優化策略。我們將重點分析緩存一緻性、內存帶寬、延遲等因素對係統整體性能的影響，並探討如何設計高效的內存控製器和訪問機製。 通信與互連的優化： 除瞭片上總綫，本部分還將探討片間通信（如PCIe、Ethernet）和無綫通信接口（如Wi-Fi、Bluetooth、5G）的設計與集成。我們將分析不同通信協議的吞吐量、延遲、功耗和安全性，並介紹如何構建靈活、可擴展的通信子係統。 功耗管理與能效優化： 針對移動設備、嵌入式係統等對功耗敏感的應用，本部分將深入探討低功耗設計技術。我們將介紹動態電壓頻率調整（DVFS）、時鍾門控、電源門控等方法，以及如何通過架構層麵的優化來降低係統的整體功耗。 第三部分：高效的開發流程與驗證策略 成功的SoC設計不僅僅依賴於先進的架構，更需要高效的開發流程和嚴謹的驗證策略。本部分將聚焦於如何加速設計周期，確保設計的正確性和可靠性。 硬件描述語言（HDL）與高層次綜閤（HLS）： 詳細介紹Verilog和VHDL等HDL語言在數字邏輯設計中的應用。同時，我們將重點介紹HLS技術，展示如何使用C/C++等高級語言進行硬件設計，顯著縮短開發周期，尤其適用於算法密集型應用的開發。 仿真與驗證方法學： 深入解析各種仿真技術（如功能仿真、時序仿真、功率仿真）及其在SoC設計中的作用。我們將詳細介紹業界主流的驗證方法學，包括基於事務的驗證（TB-Driven Verification）、覆蓋率驅動驗證（Coverage-Driven Verification）以及形式驗證（Formal Verification），並提供實用的驗證環境搭建和測試用例設計指導。 物理實現與後端設計流程： 簡要介紹綜閤、布局布綫、時鍾樹綜閤（CTS）、功耗分析等後端設計流程的關鍵環節。我們將強調設計規則檢查（DRC）、版圖設計規則（LVS）等在確保芯片可製造性方麵的重要性。 固件與軟件的協同開發： 認識到SoC的最終價值體現在其運行的軟件上，本部分將探討軟件與硬件的協同開發策略。我們將介紹固件開發、驅動程序編寫、操作係統移植等，以及如何通過軟硬件協同驗證來確保整個係統的功能正確性。 第四部分：麵嚮未來的創新趨勢 最後，本部分將展望SoC設計領域的未來發展趨勢，包括AI硬件加速、邊緣計算、安全設計等前沿方嚮。讀者將瞭解當前的研究熱點和未來的發展機遇，為自己的職業發展提供前瞻性的指導。 AI芯片與專用加速器： 深入探討專門用於執行AI算法的硬件架構，如張量處理器（TPU）、神經網絡處理器（NPU）等的設計原理和應用。 邊緣計算與分布式智能： 分析在邊緣設備上實現智能處理的挑戰與機遇，以及如何設計適閤邊緣場景的SoC。 安全設計與可信執行環境： 強調在SoC設計中融入安全機製的重要性，包括硬件加密、防篡改設計等。 本書旨在為電子工程師、計算機體係結構研究者、以及對現代智能係統設計感興趣的讀者提供一套全麵、深入且實用的指導。通過掌握本書所介紹的設計理念、方法和技術，讀者將能夠自信地應對復雜SoC設計的挑戰，並為下一代智能硬件的創新貢獻力量。

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最近讀完《芯片上的係統：可重用設計方法學》後，我內心久久不能平靜。這本書深入淺齣地剖析瞭現代SoC設計中那些令人頭疼的復用難題，它的價值遠超一般的技術手冊。我最欣賞的是作者那種務實的態度，沒有過分沉溺於空中樓閣般的理論構建，而是聚焦於實際工程中如何落地、如何評估復用帶來的效率提升與潛在風險。書中對於IP核的層次化管理、總綫仲裁機製的靈活選擇，以及如何構建一個真正“可重用”的設計流程，都有非常精闢的論述。特彆是關於接口協議的抽象層設計，我感覺這纔是係統設計能夠持續迭代的關鍵。很多時候，我們忙著實現功能，卻忽略瞭為未來留白，這本書恰好彌補瞭我們在設計哲學層麵的缺失。它教會我的不是一套固定的模闆，而是一套思考問題的框架，讓我能更清晰地看到，一個優秀的片上係統，其設計的起點就必須考慮“被二次利用”的可能性，否則，項目走到後期必然陷入無休止的集成與適配泥潭。讀完此書，感覺思路一下子開闊瞭許多，對後續的項目規劃信心倍增。

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如果用一個詞來概括這本書對我的影響，那就是“結構化”。在麵對一個龐大的、多學科交叉的SoC項目時，缺乏一個強大的結構化方法論，很容易導緻項目失控。這本書的貢獻在於，它將“可重用性”提升到瞭一個與“功能正確性”同等重要的地位，並提供瞭一整套從需求分析到物理實現的全流程結構化工具箱。我發現，書中對IP集成和互操作性的論述尤其深刻。它不是簡單地討論如何連接模塊，而是深入到如何定義清晰的契約（Contract）和邊界條件，確保不同來源、不同代際的IP之間能夠穩定、高效地協同工作。這種對“接口”和“契約”的極端重視，正是大型復雜係統長期健康運行的基石。對於那些希望將自己的設計團隊從“救火隊員”模式轉變為“知識資産構建者”的管理者或高級工程師來說，這本書提供瞭不可或缺的理論指導和實踐藍圖，它教會我們如何構建一個可持續演進的、具有內在韌性的芯片生態係統。

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對於有誌於從事底層架構設計或係統級芯片設計的人士來說，這本書簡直是一部“必讀聖經”。我尤其關注其中關於功耗管理和時序收斂的復用策略部分。在當前的移動設備和物聯網領域，低功耗設計已成為決定産品生死的要素，而如何將低功耗的“設計模式”固化下來，形成標準化的IP塊，並確保它們在不同配置下都能快速滿足約束，是工程上的大挑戰。這本書提供瞭一套非常清晰的路徑，通過對電源域劃分、動態電壓與頻率調節（DVFS）模塊的抽象封裝，實現瞭功耗策略的復用。這種方法論的好處在於，它將功耗優化的經驗沉澱為可部署的資産，而不是每次都從頭開始進行繁瑣的功耗分析。從閱讀體驗上來說，雖然涉及大量專業術語，但作者的敘述邏輯非常嚴謹，使得即使是復雜的跨時鍾域（CDC）處理，也能被拆解成易於理解的模塊化問題，專業性與可讀性達到瞭一個極高的平衡點。

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這本書最讓我耳目一新的是它對“設計空間探索”（Design Space Exploration, DSE）的係統性論述。過去我們做係統設計，往往依賴工程師的直覺和經驗來選擇總綫寬度、緩存大小或者處理器的數量，這常常導緻最優解的遺漏。而《片上係統：可重用設計方法學》則提供瞭一套基於模型（Model-Based）的DSE框架。它將設計的各個部分視為可配置的組件，通過對這些組件屬性的係統性改變和快速的性能建模，幫助設計者在海量的可能性中找到最符閤TCO（總體擁有成本）和性能指標的配置。這種自動化和量化的決策過程，極大地減少瞭試錯成本。我特彆喜歡書中關於“抽象層次的適當性”的討論，過高的抽象會丟失關鍵細節，過低的抽象則阻礙瞭復用。如何在中途找到那個“黃金分割點”，這本書給齣瞭很多非常實用的建議和案例分析，讓我對如何進行前期的架構決策有瞭全新的認識和信心。

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坦率地說，這本書給我的震撼是顛覆性的，尤其是在閱讀完那些關於驗證環境自動化的章節之後。過去我總覺得，驗證和設計是兩條平行的軌道，設計完瞭就交給驗證團隊去“攻堅剋難”。但這本書的核心思想，是將復用理念貫徹到驗證的每一個環節。它詳盡地闡述瞭如何基於設計規範（Specification）自動生成測試平颱（Testbench），以及如何構建一個能夠無縫集成新IP的覆蓋率跟蹤體係。書中對麵嚮對象思想在硬件描述語言（HDL）中的應用進行瞭深入探討，這種前瞻性的視角讓我意識到，我們過去那種手寫大量重復代碼的模式是多麼低效和脆弱。書中舉例說明瞭如何通過參數化模塊和約束隨機測試（Constrained Random Verification）來提升驗證的效率和深度，這對於處理日益復雜的SoC架構來說，簡直是久旱逢甘霖。這本書不是教你如何寫一行代碼，而是教你如何設計一套能自我進化的係統，這種係統級的思維轉變，是目前業界非常稀缺的。

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專業書籍吧，吃飯的傢夥。

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