VHDL Coding and Logic Synthesis with Synopsys pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Academic Press

作者:Weng Fook Lee

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2000-08-07

价格:USD 89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780124406513

丛书系列:

图书标签:

VHDL
数字电路设计
逻辑综合
Synopsys
FPGA
Verilog
EDA
硬件描述语言
集成电路
电子工程

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具体描述

《电路设计与逻辑实现：现代EDA工具的实践指南》内容简介：本书是一本面向电子工程、计算机工程及相关领域学生的实践性指导手册，旨在深入浅出地阐述现代集成电路（IC）设计中从概念到物理实现的整个流程。本书并非专注于特定硬件描述语言（HDL）或特定EDA（Electronic Design Automation）厂商的工具，而是致力于传授读者理解数字逻辑设计的核心原理，并掌握运用主流EDA工具进行高效电路设计与优化的通用方法。第一部分：数字逻辑设计基础回顾与进阶本部分将对数字逻辑设计的 foundational concepts 进行系统性的回顾，并在此基础上引入更高级的概念。内容涵盖：布尔代数与逻辑门: 从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）到组合逻辑电路（加法器、减法器、多路选择器、译码器、编码器）的设计与分析，包括卡诺图化简、Quine-McCluskey算法等经典化简方法。时序逻辑电路: 深入讲解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）的工作原理，以及基于触发器构建的状态机（有限状态机FSM），包括Mealy型和Moore型状态机的设计、状态转移图的绘制与分析。时序分析基础: 介绍时钟信号、时钟周期、时钟频率、setup time、hold time、传播延迟等关键时序参数，以及如何识别和分析时序违规（timing violations）。第二部分：硬件描述语言（HDL）在设计中的应用本部分将重点介绍两种主要的硬件描述语言——Verilog和VHDL——在描述数字电路功能和结构方面的应用，强调其作为高层抽象语言的优势。 Verilog HDL: 模块化设计: 讲解Verilog的模块（module）概念，如何定义端口（port）、实例化（instantiation）子模块。数据类型与运算符: 介绍reg, wire, integer等数据类型，以及各种算术、逻辑、位运算符。行为级建模: 重点讲解`always`块（combinational, sequential）的编写，`assign`语句的用法，以及参数化设计（parameterized design）的概念。结构级建模: 演示如何通过门级实例化来描述电路结构。任务与函数: 介绍如何利用任务（task）和函数（function）来组织代码和提高复用性。 VHDL: 设计单元: 讲解entity, architecture, port, signal, component等VHDL核心概念。数据类型与运算符: 介绍std_logic, std_logic_vector等标准数据类型，以及VHDL的运算符。行为级描述: 演示`process`语句的编写，`if-then-else`, `case`, `loop`等结构的使用。结构级描述: 讲解如何通过component instantiation来构建电路。程序包与库: 介绍package和library的使用，以及如何引入和使用预定义的库。第三部分：逻辑综合（Logic Synthesis）原理与实践本部分是本书的核心内容之一，将深入探讨逻辑综合的概念、算法及其在现代IC设计流程中的作用。逻辑综合概述: 解释逻辑综合是什么，它为何重要，以及它如何将HDL代码转化为门级网表（netlist）。综合过程: 详细介绍综合工具的工作流程，包括：前端综合: 从HDL代码到逻辑优化（Logic Optimization）的过程，包括逻辑消除、布尔代数化简、逻辑网络重构等。后端综合/技术映射（Technology Mapping）: 将优化后的逻辑功能映射到目标工艺库（technology library）中的具体标准单元（standard cells）的过程，例如，将逻辑功能映射到AND、OR、FF等基本门。综合约束（Synthesis Constraints）: 阐述约束文件（如`.sdc`格式）的重要性，包括时序约束（时钟定义、输入输出延迟）、面积约束、功耗约束等。强调约束是指导综合工具进行优化目标设定的关键。综合优化目标: 讨论综合工具如何平衡面积（area）、时序（timing）、功耗（power）这三个主要优化目标，以及如何通过调整约束和综合选项来影响优化结果。综合常用技巧: RTL代码风格: 介绍写出易于综合的RTL（Register Transfer Level）代码的良好实践，避免出现综合器难以处理的结构，如锁存器（latches）、组合逻辑环（combinational loops）。处理时序违规: 讲解如何在RTL设计阶段就考虑时序，以及在综合后如何通过代码修改或约束调整来解决时序问题。面积与速度的权衡: 提供在设计中进行面积与速度权衡的实用建议。状态机综合: 探讨状态机综合的特殊考虑，如状态编码（state encoding）对面积和速度的影响。第四部分：现代EDA工具流程简介与实践本部分将简要介绍现代EDA工具在IC设计流程中的定位，并提供一个基于通用EDA工具链的实践案例。 IC设计流程概览: 从前端设计（RTL设计、仿真、综合）到后端设计（物理布局布线、时序收敛、DRC/LVS检查、流片/生产）的整体流程。仿真（Simulation）: 介绍不同类型的仿真（行为级仿真、门级仿真），以及仿真在验证设计功能和时序方面的作用。静态时序分析（Static Timing Analysis - STA）: 强调STA在发现时序问题上的重要性，以及它与仿真仿真的互补关系。物理设计基础: 简要介绍物理布局（Placement）、布线（Routing）的基本概念，以及它们如何影响电路的最终性能。实践案例: 选取一个中等规模的数字电路（如一个简单的CPU控制器、一个数据通路模块）作为示例，演示从RTL编码、功能仿真、逻辑综合，到生成门级网表、进行STA分析的完整流程。本部分将侧重于通用EDA工具的界面和操作逻辑，而非特定工具的详细命令。本书特色：理论与实践并重: 既深入讲解数字逻辑设计和HDL语言的原理，又强调实际工程中的应用和技巧。通用性强: 关注的是普适性的设计理念和方法，而非依赖于特定EDA厂商的专有技术，使读者能够灵活应用于各种主流EDA工具。循序渐进: 从基础概念开始，逐步引入更复杂的课题，适合不同阶段的学习者。强调EDA工具的“为什么”: 不仅教读者“怎么做”，更重要的是解释“为什么这么做”，帮助读者理解工具背后的原理和设计决策的依据。通过学习本书，读者将能够掌握现代集成电路设计中的核心技能，理解HDL代码如何被高效地转化为实际的硬件电路，并为进一步深入学习FPGA设计或ASIC设计打下坚实的基础。