Verilog硬體描述語言數位電路設計實務 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:儒林圖書

作者:鄭信源

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003年06月01日

价格:NT$ 500

装帧:

isbn号码:9789574996407

丛书系列:

图书标签:

• Verilog
• 数字电路
• 硬件描述语言
• FPGA
• 设计实务
• 电路设计
• 可编程逻辑器件
• 电子工程
• 数字系统
• Verilog HDL

好的，这是一份关于一本名为《Verilog硬體描述語言數位電路設計實務》的图书的简介，内容将聚焦于该书不包含的主题，旨在详尽地描述其边界和侧重点，同时保持自然流畅的文风。 --- 图书内容侧写：明确的边界与深入的实践领域 目标读者定位： 本书的目标读者群已经具备扎实的数字逻辑基础，熟悉基本的布尔代数、时序逻辑（如触发器、寄存器）以及组合逻辑（如加法器、译码器）的理论知识。读者预期能够理解基本的半导体物理概念，并对电路的物理实现层面有初步认识。 本书的明确排除范围： 为了确保内容的深度和针对性，本书严格限定在Verilog HDL作为核心设计语言的应用范围，并不涉及以下关键领域或概念： 一、 基础理论与底层物理的深入探讨 本书不包含对半导体物理和CMOS器件特性的详尽讨论。读者无需期望找到关于MOS管工作原理、亚阈值漏电、栅氧电容模型或先进工艺节点（如FinFET、GAA）的详细介绍。设计方法的引入是基于对标准单元库抽象的理解，而非从晶体管层面推导电路行为。 具体排除内容包括： 1. 晶体管级电路分析： 不涉及NMOS/PMOS的导通电阻计算、跨导分析，或如何用SPICE等工具进行精确的晶体管级仿真。 2. 工艺偏差与良率（Yield）： 不深入探讨制造过程中的工艺角（Process Corners，如FF, SS, TT）对电路性能的系统性影响分析，或良率建模方法。 3. 基本逻辑代数回顾： 本书假设读者已熟练掌握布尔代数、德摩根定律以及最小化技术（如卡诺图、Quine-McCluskey方法）。开篇不会花费篇幅进行这些基础概念的复习。 二、 非硬件描述语言（HDL）相关的设计方法论 本书专注于使用Verilog实现同步和异步数字电路。因此，以下与硬件描述无关的设计范式和工具将被排除： 1. VHDL语言的全面对比或教学： 本书完全侧重于Verilog语法、结构和惯用法。VHDL的语法结构、关键差异或互操作性不在讨论范围之内。 2. 高级高级综合工具（HLS）的深入应用： 虽然最终目标是生成可综合的RTL，但本书不教授如何使用高层次综合（High-Level Synthesis）工具（如C/C++转RTL的流程）。设计流程严格限定在行为级建模、结构级实例化和RTL编码三个阶段。 3. 纯粹的软件编程范式： 不涉及面向对象编程（OOP）的概念在硬件描述中的应用，或与传统软件调试、内存管理（如操作系统内核概念）的类比。 三、 验证、仿真与形式化验证的深度剖析 虽然验证是数字设计不可或缺的一部分，但本书的重心在于设计实现。因此，验证环境的构建、验证方法的系统性研究将是外围内容，不会作为核心章节展开。 验证领域中本书明确不深入探讨的主题： 1. UVM/OVM/PSL/SVA的全面指南： 本书不会提供关于SystemVerilog验证方法学（如UVM组件架构、Sequencer/Driver/Monitor的构建）的详细教程。仿真激励的编写将局限于基本的`initial`块和简单的`always`块驱动。 2. 形式验证（Formal Verification）： 不会引入或详细解释等价性检查（Equivalence Checking）、模型检验（Model Checking）的理论基础或实际操作流程。 3. 覆盖率分析（Coverage Metrics）： 不会介绍功能覆盖率、代码覆盖率的分类、度量标准或报告解读。仿真结果的展示将仅限于波形查看和简单的信号断言。 四、 模拟电路与混合信号设计 本书的核心是纯数字逻辑电路的设计与实现。因此，涉及模拟域或需要混合信号交互的主题被排除在外： 1. PLL/DLL（锁相环/延迟锁定环）： 不涉及频率合成器、环路滤波器设计或反馈机制的细节。这些复杂块在设计中将被视为外部IP核或黑盒模块。 2. 模数/数模转换器（ADC/DAC）： 不会深入探讨采样率、量化噪声、信噪比（SNR）或失真分析。 3. 电源完整性（Power Integrity, PI）与信号完整性（Signal Integrity, SI）： 不讨论电源分配网络（PDN）的设计、去耦电容的选择、IR Drop分析，或高速串行信号的眼图测量和抖动分析。这些属于版图和物理实现领域的内容。 五、 布局布线与物理实现流程的细节 本书提供的是RTL代码，侧重于“如何写出有效的硬件描述”。对于RTL代码转化为最终物理版图的后端流程，本书仅进行概念性提及，不提供操作指南： 1. 布局规划与时钟树综合（CTS）： 不会详细介绍如何设置布局约束、处理单元延迟或执行时钟树的优化算法。 2. 静态时序分析（STA）的深度应用： 虽然会讨论建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的概念，但不会提供如何使用特定EDA工具生成和解读STA报告的详细步骤。读者应自行学习专业的STA工具链。 3. DFT（Design for Testability）的全面覆盖： 仅会简要提及扫描链（Scan Chain）的基本概念，但不会深入讲解测试向量生成、BIST（Built-In Self-Test）架构或ATPG（Automatic Test Pattern Generation）的实现细节。 总结： 本书专注于使用Verilog HDL构建高性能、可综合的功能模块，涵盖了从行为级建模到精确的RTL编码、模块化层次结构搭建、异步复位处理、时序逻辑优化（如流水线、状态机编码）等前端设计实践。它是一本关于“如何用Verilog高效实现数字功能”的实践指南，而非关于半导体物理、验证工程或后端物理实现的百科全书。读者需要将本书中学到的RTL代码与其他领域的专业知识（如验证脚本、布局约束文件）结合起来，才能完成完整的ASIC或FPGA设计流程。

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这本书的知识深度和体系的完整性，让它在众多入门读物中脱颖而出，完全可以作为进阶参考书使用。它没有满足于讲解基础的组合逻辑和时序逻辑，而是深入探讨了诸如资源共享、资源冲突避免、流水线设计中的数据通路优化等中高级话题。我特别欣赏作者在处理复杂控制逻辑时所展现出的系统化思维，他不仅仅是给出了一个解决方案，而是提供了一套分析问题的框架。当读者遇到一个陌生的设计挑战时，可以回溯到书中的方法论，并有条不紊地进行分解和实现。这种“授人以渔”的教学思路，使得这本书的保质期非常长，随着我自身设计经验的增长，每次重读都能从中挖掘出新的理解层次和更优的实现技巧。它不像是一次性的知识消费品，而更像是一个可以伴随职业生涯成长的技术伙伴，其知识的密度和广度是毋庸置疑的。

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这本书的叙述风格非常独特，它没有采用那种高高在上的学术腔调，而是保持了一种近乎于对话式的亲切感。作者仿佛坐在你对面，耐心地为你拆解那些初看起来令人望而生畏的HDL概念。特别是对于那些经常让新手混淆的阻塞赋值与非阻塞赋值的讨论，书中通过几个生动的时序图对比，简直是醍醐灌顶，那种“豁然开朗”的感觉是很多官方文档或冗长教程都无法给予的。它的语言流畅自然，即便是在讲解同步电路与异步电路设计差异这样抽象的话题时，作者也总能找到恰当的比喻来帮助读者建立直观的认知模型。这种“润物细无声”的教学方法，使得原本枯燥的硬件描述过程变得相对容易接受，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。它给我的感觉是，这本书的设计初衷就是为了让读者能够“无痛”地掌握这门语言的核心精髓，而不是仅仅记住语法规则，这一点非常难得。

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这本教材的排版和装帧给我留下了相当深刻的印象，可以说是市面上少有的用心制作的工程类书籍。纸张的质感非常舒服，即便是长时间翻阅，眼睛也不会感到明显的疲劳，这对于需要仔细研读电路图和代码细节的读者来说，简直是福音。更值得称赞的是它的插图和示意图的处理，线条清晰、配色得当，即便是复杂的时序图或RTL结构图，也能一眼看出关键的逻辑流向，这一点在很多同类书籍中是经常被忽视的“软伤”。特别是那些关于状态机实现的图形化表示，简直是教科书级别的示范，让我这个初学者在理解状态转移的复杂性时，少走了不少弯路。此外，书中的代码示例部分，格式统一，注释详尽且恰到好处，既没有冗余到让人分心，也不会因为过于精简而显得晦涩难懂，可以看出作者在注重技术深度的同时，也兼顾了读者的阅读体验和学习效率。总体来说，从物理层面上讲，这本书的设计是为长时间、高强度的学习和查阅服务的，这一点在选择工具书时，绝对是一个加分项，让人愿意把它放在手边，随时取阅。

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真正让我感到惊喜的是作者在案例选择上的独到眼光和实战导向。这本书没有停留在那些被嚼烂的、用于演示基本语法的简单流水线寄存器或加法器上，而是直接切入了工业界中经常遇到的中等复杂度的模块设计，比如高性能的FIFO控制器、总线仲裁逻辑，甚至是简单的AXI协议接口骨架。这种“直接上真家伙”的教学方式，极大地缩短了理论知识到实际应用之间的鸿沟。阅读过程中，我能明显感觉到作者是在用一个资深工程师的视角来组织内容，他不仅告诉你“怎么写”，更重要的是解释了“为什么这样写”，尤其是在描述并发处理和竞争条件时的处理策略，非常精妙。书中对于设计约束（Timing Constraints）的讨论虽然点到为止，但其引出的重要性却让我开始反思过去只关注功能正确性的局限性。这种深度和广度兼备的案例剖析，让这本书超越了单纯的“语言手册”，更像是一本关于“数字系统设计哲学”的入门指南，对于希望从“会写代码”迈向“会设计系统”的工程师而言，价值无可替代。

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从工具链和流程整合的角度来看，这本书的价值被严重低估了。很多Verilog教程只关注代码本身，但这本书却将语言学习与实际的EDA流程紧密地结合了起来。书中穿插了大量关于仿真（Simulation）和综合（Synthesis）工具行为差异的说明，这对于初入FPGA或ASIC设计领域的人士来说至关重要。例如，它会明确指出某些在仿真时看起来合法的写法，在实际综合后可能会产生意想不到的硬件结构，并提供了规避这些陷阱的建议。这种对“仿真世界”和“硬件世界”差异的深入剖析，是教科书级别的严谨体现。此外，书中对层次化设计和模块化复用的强调，也潜移默化地训练了读者良好的设计习惯，教会我们如何构建可维护、可扩展的大型系统。可以说，这本书不仅教了你如何开车（写代码），更教了你如何维护车辆和遵守交通规则（设计流程）。

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