Design Automation of Real-Life Asynchronous Devices and Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Now Publishers Inc

作者:Alexander Taubin

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:2007-8-10

价格:USD 95.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781601980588

丛书系列:

图书标签:

• Design Automation
• Asynchronous Systems
• Asynchronous Design
• VLSI
• Digital Design
• Hardware Design
• EDA
• Testing
• Verification
• Low Power Design

《新视野：面向未来的电子系统设计与优化》 内容简介 本书深入探讨了当代电子系统设计领域的前沿挑战与创新解决方案，专注于构建高效、可靠且适应性强的复杂系统。我们不再仅仅关注单一组件的性能，而是将视角提升到整个系统生态的层面，探究如何通过系统级的优化实现跨越式的发展。本书旨在为工程师、研究人员和高级学生提供一个全面的框架，用以理解和实践新一代电子系统的设计哲学与工程方法。 第一部分：系统级思维与架构设计 模块一：复杂系统的建模与抽象 现代电子系统往往涉及跨领域的复杂交互，从物理层到应用层，信息流和能量流错综复杂。本部分首先着重于如何建立精确且可操作的系统模型。我们介绍了一系列多尺度建模技术，包括基于事件驱动的建模、数据流分析以及状态机的高级抽象方法。重点讨论了如何在高层次上捕捉系统行为的关键特征，同时屏蔽不必要的细节，从而加速设计迭代。特别关注了如何有效地处理不同抽象层次之间的映射关系，确保高层设计决策能够无缝转化为底层实现。 模块二：架构选择与权衡分析 系统架构是决定最终性能、成本和可维护性的核心。本书详述了当前主流的系统架构范式，如异构计算架构（Heterogeneous Computing Architectures）、分布式传感与执行网络（Distributed Sensing and Actuation Networks），以及基于软件定义（Software-Defined）的架构演进。我们提供了一套系统的权衡分析方法论，用以评估不同架构在功耗预算、实时性要求、鲁棒性和可扩展性方面的表现。这包括对功耗预算（Power Budgeting）、延迟容忍度（Latency Tolerance）和资源共享策略的深入剖析。 模块三：安全与可靠性的系统集成 在日益互联的世界中，安全性（Security）和可靠性（Reliability）不再是事后考虑的特性，而是必须内建于架构之中的核心要求。本部分系统性地介绍了“从设计开始的安全”（Security by Design）原则。我们探讨了硬件信任根（Hardware Root of Trust）的建立、侧信道攻击的防御机制，以及如何在系统级层面实现加密加速和安全隔离。在可靠性方面，我们深入分析了随机故障、磨损效应（Wear-out Effects）的建模，以及通过冗余设计（Redundancy Schemes）和容错算法（Fault Tolerance Algorithms）来提升系统平均无故障时间（MTBF）的工程实践。 第二部分：先进处理单元与接口技术 模块四：面向特定领域的加速器设计 通用处理器已不足以应对现代应用中对极端性能和能效的需求。本部分聚焦于领域专用集成电路（Domain-Specific Architectures, DSA）的设计流程。我们详细阐述了如何根据算法特性（如稀疏性、数据依赖性）来定制硬件结构。讨论涵盖了张量处理单元（TPU/NPU）的设计原则、流式处理架构（Streaming Architectures），以及脉冲神经网络（SNN）硬件实现的挑战与机遇。关键在于如何通过数据流优化（Dataflow Optimization）最大化计算单元的利用率。 模块五：高速互联与片上网络（NoC） 随着系统集成度的不断提高，片上通信的瓶颈日益凸显。本书提供了对片上网络（Network-on-Chip, NoC）设计的全面视角。我们比较了路由算法（Routing Algorithms）、拓扑结构（Topologies）的优劣，并深入研究了如何在功耗和延迟之间进行优化。此外，我们还探讨了新型传输介质，如光互连（Optical Interconnects）在解决未来片上和板间通信瓶颈中的潜力，以及如何设计高效的接口协议来管理这些高速通道。 模块六：低功耗与能效优化 能效是衡量电子系统先进性的重要指标。本部分系统地梳理了从晶体管级别到系统级别的能效优化技术。涵盖了动态电压与频率调节（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）的精细化管理策略。我们着重介绍了在系统运行时，如何利用预测模型（Predictive Models）来动态调整资源分配，以最小化动态功耗，并探讨了近阈值计算（Near-Threshold Computing）等新兴低功耗设计范式在实际系统中的应用可行性。 第三部分：设计流程的智能化与自动化 模块七：基于形式化方法的验证与确认 复杂系统的验证成本巨大，是设计周期的主要瓶颈。本书大力提倡将形式化方法（Formal Methods）集成到设计流程中，以实现数学上的精确验证。我们介绍了模型检验（Model Checking）和定理证明（Theorem Proving）在确保关键功能正确性和规范符合性方面的应用。重点解析了如何为硬件/软件协同设计系统建立统一的验证环境，以及如何利用形式化技术来快速发现设计中的深层次错误。 模块八：机器学习驱动的设计探索 人工智能正在重塑电子设计自动化（EDA）领域。本部分探讨了如何利用强化学习（Reinforcement Learning, RL）和生成对抗网络（GANs）来辅助和加速设计决策。我们介绍了如何将设计空间探索（Design Space Exploration, DSE）问题转化为可被机器学习模型解决的优化任务。应用案例包括自动布局布线（Auto-Placement and Routing）的优化、参数敏感性分析，以及在早期设计阶段快速评估不同实现路径的潜力。 模块九：面向制造的协同设计（DFM与DFT） 从设计到制造的无缝衔接至关重要。本书详细阐述了面向制造的设计（Design for Manufacturability, DFM）和面向测试的设计（Design for Testability, DFT）的最新进展。针对先进工艺节点的特点，我们分析了工艺变异性（Process Variation）对电路性能的影响，并介绍了晶圆级测试、内置自测试（BIST）结构的设计。此外，我们还探讨了如何利用制造数据反馈来实时校准和优化后续的设计迭代，形成一个闭环优化系统。 结论：迈向自适应与自修复系统 本书最后展望了下一代电子系统的核心特征——自适应性（Adaptivity）与自修复能力（Self-Healing）。通过整合先进的传感、诊断和决策机制，未来的系统将能够在不可预见的运行环境中自主优化性能、隔离故障并维持功能。这要求设计者必须拥抱跨学科的知识融合，将信息论、控制理论与硬件工程深度结合。本书为读者构建了应对这一未来挑战所需的知识基石和实践工具。

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