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基于VHDL的数字系统设计方法

作者: William James Dally and R. Curtis Harting

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2018-12

版次: 1

ISBN: 9787111611332

定价: 129.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 504页

字数: 500千字

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

10人买过

本书作为数字电路设计著作，为读者提供了一个系统级的视角，并为他们理解、分析和设计数字系统提供了相关资料和工具。它教授当前工业界数字系统设计中所需的硬件描述语言（VHDL）和现代
CAD 工具使用相关的技能。特别注意系统级问题，包括分解和划分数字系统、接口设计和接口时序。也涉及需要深入理解的相关问题，如时序分析、亚稳态和同步性。当然，本书还涵盖了组合和时序逻辑
电路的人工设计。 William J. Dally 斯坦福大学工程系Willard R.和Inez Kerr Bell教授、NVIDIA公司首席科学家、美国国家工程院院士、IEEE/ACM/美国艺术与科学学院会员。他获得了许多荣誉，包括ACM Eckert-Mauchly奖，IEEE Seymour Cray奖和ACM Maurice Wilkes奖。

R. Curtis Harting 谷歌的软件工程师，拥有斯坦福大学博士学位。他于2007年毕业于杜克大学获得学士学位，主修电气与计算机工程和计算机科学。在2009年，他从斯坦福大学获得硕士学位。

Tor M. Aamodt 不列颠哥伦比亚大学电气与计算机工程系副教授。他与研究生一起开发了GPGPU-Sim模拟器。他的三篇关于通用GPU结构的论文已被选中作为IEEE杂志的“热门精选”，一篇作为美国计算机协会（ACM）杂志通信方向的“研究热点”。在2012 - 2013年度休假期间他是斯坦福大学计算机科学系客座副教授，从2004年至2006年，他在NVIDIA公司工作，研究GeForce 8系列GPU的内存系统架构（“帧缓冲器”）。出版者的话

本书赞誉

译者序

前言

致谢

作者简介

第一部分引言

第1章数字信息简述

11数字信号

12数字信号噪声容限

13数字信号表示复杂数据

14数字逻辑函数

15数字电路与系统的硬件描述语言(VHDL)

16系统中的数字逻辑

总结

文献解读

练习

第2章数字系统设计实践

21设计过程

22数字系统由芯片和电路板组成

23计算机辅助设计工具

24摩尔定律和数字系统发展

总结

文献解读

练习

第二部分组合逻辑

第3章布尔代数

31原理

32内容

33对偶函数

34标准型

35从方程式到逻辑门

36硬件描述语言中的布尔表达式

总结

文献解读

练习

第4章CMOS逻辑电路

41开关逻辑

42MOS晶体管的开关模型

43CMOS门电路

总结

文献解读

练习

第5章CMOS电路的延时和功耗

51CMOS静态延时

52大负载下的驱动扇出

53逻辑努力的扇入

54延时计算

55延时优化

56导线延时

57CMOS电路的功耗

总结

文献解读

练习

第6章组合逻辑电路

61组合逻辑

62闭包

63真值表、最小项、“与”门标准形式

64“与”电路的蕴含项

65卡诺图

66封装函数

67从封装转变为门

68不完全的指标函数

69实现和之积

610冒险

总结

文献解读

练习

第7章组合逻辑电路的VHDL描述

71基本数字电路的VHDL描述

72素数电路的测试文件

73七段译码器

总结

文献解读

练习

第8章组合逻辑电路基本单元

81多位标记

82译码器

83多路复用器

84编码器

85仲裁器和优先编码器

86比较器

87移位器

88ROM

89读/写存储器

810可编程逻辑阵列

811数据表

812知识产权模块

总结

文献解读

练习

第9章组合逻辑电路设计实例

91倍三电路

92明天电路

93优先级仲裁器

94井字游戏电路

总结

练习

第三部分算术运算电路

第10章算术运算电路

101二进制数

102二进制加法

103负数和减法

104乘法器

105除法

总结

练习

第11章定点数和浮点数

111误差的表示：准度、精度和分辨率

112定点数

113浮点数

总结

文献解读

练习

第12章快速运算电路

121超前进位

122Booth重编码

123华莱士树

124综合注意事项

总结

文献解读

练习

第13章算术运算电路设计实例

131复数乘法器

132定点格式和浮点格式之间的转换

133FIR滤波器

总结

文献解读

练习

第四部分同步时序逻辑

第14章时序逻辑

141时序电路

142同步时序电路

143交通灯控制器

144状态分配

145有限状态机的实现

146有限状态机的VHDL实现

总结

文献解读

练习

第15章时序约束

151传播延时和污染延时

152触发器

153建立时间和保持时间约束

154时钟偏移的影响

155时序示例

156时序和逻辑综合

总结

文献解读

练习

第16章数据通路的时序逻辑

161计数器

162移位寄存器

163控制和数据划分

总结

练习

第17章分解有限状态机

171闪光器设计

172交通信号灯控制器

总结

练习

第18章微代码

181简单的微代码状态机

182指令序列

183多路分支

184多种指令类型

185微代码子程序

186简单的计算器

总结

文献解读

练习

第19章时序示例

1913分频计数器

192SOS检测器

193井字棋游戏

194赫夫曼编码器/解码器

总结

文献解读

练习

第五部分实践设计

第20章验证和测试

201设计验证

202测试

总结

文献解读

练习

第六部分系统级设计

第21章系统级设计

211系统设计过程

212设计规范

213划分

总结

文献解读

练习

第22章接口和系统级时序

221接口时序

222接口划分和选择

223串行和打包接口

224同步时序

225时序表

226接口和时序示例

总结

练习

第23章流水线

231普通流水线

232流水线示例

233逐位进位加法器流水线结构设计示例

234流水线停滞

235双重缓冲

236负载平衡

237可变负载

238资源共享

总结

文献解读

练习

第24章互连

241抽象互连

242总线

243交叉开关

244互连网络

总结

文献解读

练习

第25章存储系统

251存储基元

252位片和堆存储器

253交叉存储器

254高速缓存

总结

文献解读

练习

第七部分异步逻辑

第26章异步时序电路

261流表分析

262流表综合：触发电路

263竞争和状态赋值

总结

文献解读

练习

第27章触发器

271锁存器内部结构

272触发器的内部结构

273CMOS锁存器和触发器

274锁存器的流表

275D触发器的流表综合

总结

文献解读

练习

第28章亚稳态和同步故障

281同步故障

282亚稳态

283进入并且留在非法状态的可能性

284亚稳态的验证

总结

文献解读

练习

第29章同步器的设计

291同步器的用途

292强力同步器

293多比特信号问题

294FIFO同步器

总结

文献解读

练习

附录VHDL编码风格和语法指南

附录AVHDL编码风格

附录BVHDL语法指南

参考文献
内容简介:
本书作为数字电路设计著作，为读者提供了一个系统级的视角，并为他们理解、分析和设计数字系统提供了相关资料和工具。它教授当前工业界数字系统设计中所需的硬件描述语言（VHDL）和现代
CAD 工具使用相关的技能。特别注意系统级问题，包括分解和划分数字系统、接口设计和接口时序。也涉及需要深入理解的相关问题，如时序分析、亚稳态和同步性。当然，本书还涵盖了组合和时序逻辑
电路的人工设计。
作者简介:
William J. Dally 斯坦福大学工程系Willard R.和Inez Kerr Bell教授、NVIDIA公司首席科学家、美国国家工程院院士、IEEE/ACM/美国艺术与科学学院会员。他获得了许多荣誉，包括ACM Eckert-Mauchly奖，IEEE Seymour Cray奖和ACM Maurice Wilkes奖。

R. Curtis Harting 谷歌的软件工程师，拥有斯坦福大学博士学位。他于2007年毕业于杜克大学获得学士学位，主修电气与计算机工程和计算机科学。在2009年，他从斯坦福大学获得硕士学位。

Tor M. Aamodt 不列颠哥伦比亚大学电气与计算机工程系副教授。他与研究生一起开发了GPGPU-Sim模拟器。他的三篇关于通用GPU结构的论文已被选中作为IEEE杂志的“热门精选”，一篇作为美国计算机协会（ACM）杂志通信方向的“研究热点”。在2012 - 2013年度休假期间他是斯坦福大学计算机科学系客座副教授，从2004年至2006年，他在NVIDIA公司工作，研究GeForce 8系列GPU的内存系统架构（“帧缓冲器”）。
目录:
出版者的话

本书赞誉

译者序

前言

致谢

作者简介

第一部分引言

第1章数字信息简述

11数字信号

12数字信号噪声容限

13数字信号表示复杂数据

14数字逻辑函数

15数字电路与系统的硬件描述语言(VHDL)

16系统中的数字逻辑

总结

文献解读

练习

第2章数字系统设计实践

21设计过程

22数字系统由芯片和电路板组成

23计算机辅助设计工具

24摩尔定律和数字系统发展

总结

文献解读

练习

第二部分组合逻辑

第3章布尔代数

31原理

32内容

33对偶函数

34标准型

35从方程式到逻辑门

36硬件描述语言中的布尔表达式

总结

文献解读

练习

第4章CMOS逻辑电路

41开关逻辑

42MOS晶体管的开关模型

43CMOS门电路

总结

文献解读

练习

第5章CMOS电路的延时和功耗

51CMOS静态延时

52大负载下的驱动扇出

53逻辑努力的扇入

54延时计算

55延时优化

56导线延时

57CMOS电路的功耗

总结

文献解读

练习

第6章组合逻辑电路

61组合逻辑

62闭包

63真值表、最小项、“与”门标准形式

64“与”电路的蕴含项

65卡诺图

66封装函数

67从封装转变为门

68不完全的指标函数

69实现和之积

610冒险

总结

文献解读

练习

第7章组合逻辑电路的VHDL描述

71基本数字电路的VHDL描述

72素数电路的测试文件

73七段译码器

总结

文献解读

练习

第8章组合逻辑电路基本单元

81多位标记

82译码器

83多路复用器

84编码器

85仲裁器和优先编码器

86比较器

87移位器

88ROM

89读/写存储器

810可编程逻辑阵列

811数据表

812知识产权模块

总结

文献解读

练习

第9章组合逻辑电路设计实例

91倍三电路

92明天电路

93优先级仲裁器

94井字游戏电路

总结

练习

第三部分算术运算电路

第10章算术运算电路

101二进制数

102二进制加法

103负数和减法

104乘法器

105除法

总结

练习

第11章定点数和浮点数

111误差的表示：准度、精度和分辨率

112定点数

113浮点数

总结

文献解读

练习

第12章快速运算电路

121超前进位

122Booth重编码

123华莱士树

124综合注意事项

总结

文献解读

练习

第13章算术运算电路设计实例

131复数乘法器

132定点格式和浮点格式之间的转换

133FIR滤波器

总结

文献解读

练习

第四部分同步时序逻辑

第14章时序逻辑

141时序电路

142同步时序电路

143交通灯控制器

144状态分配

145有限状态机的实现

146有限状态机的VHDL实现

总结

文献解读

练习

第15章时序约束

151传播延时和污染延时

152触发器

153建立时间和保持时间约束

154时钟偏移的影响

155时序示例

156时序和逻辑综合

总结

文献解读

练习

第16章数据通路的时序逻辑

161计数器

162移位寄存器

163控制和数据划分

总结

练习

第17章分解有限状态机

171闪光器设计

172交通信号灯控制器

总结

练习

第18章微代码

181简单的微代码状态机

182指令序列

183多路分支

184多种指令类型

185微代码子程序

186简单的计算器

总结

文献解读

练习

第19章时序示例

1913分频计数器

192SOS检测器

193井字棋游戏

194赫夫曼编码器/解码器

总结

文献解读

练习

第五部分实践设计

第20章验证和测试

201设计验证

202测试

总结

文献解读

练习

第六部分系统级设计

第21章系统级设计

211系统设计过程

212设计规范

213划分

总结

文献解读

练习

第22章接口和系统级时序

221接口时序

222接口划分和选择

223串行和打包接口

224同步时序

225时序表

226接口和时序示例

总结

练习

第23章流水线

231普通流水线

232流水线示例

233逐位进位加法器流水线结构设计示例

234流水线停滞

235双重缓冲

236负载平衡

237可变负载

238资源共享

总结

文献解读

练习

第24章互连

241抽象互连

242总线

243交叉开关

244互连网络

总结

文献解读

练习

第25章存储系统

251存储基元

252位片和堆存储器

253交叉存储器

254高速缓存

总结

文献解读

练习

第七部分异步逻辑

第26章异步时序电路

261流表分析

262流表综合：触发电路

263竞争和状态赋值

总结

文献解读

练习

第27章触发器

271锁存器内部结构

272触发器的内部结构

273CMOS锁存器和触发器

274锁存器的流表

275D触发器的流表综合

总结

文献解读

练习

第28章亚稳态和同步故障

281同步故障

282亚稳态

283进入并且留在非法状态的可能性

284亚稳态的验证

总结

文献解读

练习

第29章同步器的设计

291同步器的用途

292强力同步器

293多比特信号问题

294FIFO同步器

总结

文献解读

练习

附录VHDL编码风格和语法指南

附录AVHDL编码风格

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