Network Processor Design, Volume 3 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Morgan Kaufmann

作者:Crowley, Patrick (EDT)/ Franklin, Mark A. (EDT)/ Hadimioglu, Haldun (EDT)/ Onufryk, Peter Z. (EDT)

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2005-02-15

价格:USD 81.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780120884766

丛书系列:

图书标签:

EECS
网络处理器
处理器设计
网络架构
并行处理
通信系统
硬件设计
VLSI
嵌入式系统
高性能计算
计算机网络

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具体描述

The past few years have seen significant change in the landscape of high-end network processing. In response to the formidable challenges facing this emerging field, the editors of this series set out to survey the latest research and practices in the design, programming, and use of network processors. Through chapters on hardware, software, performance and modeling, Volume 3 illustrates the potential for new NP applications, helping to lay a theoretical foundation for the architecture, evaluation, and programming of networking processors. Like Volume 2 of the series, Volume 3 further shifts the focus from achieving higher levels of packet processing performance to addressing other critical factors such as ease of programming, application developments, power, and performance prediction. In addition, Volume 3 emphasizes forward-looking, leading-edge research in the areas of architecture, tools and techniques, and applications such as high-speed intrusion detection and prevention system design, and the implementation of new interconnect standards. It investigates current applications of network processor technology at Intel; Infineon Technologies; and NetModule. It presents current research in network processor design in three distinct areas: Architecture at Washington University, St. Louis; Oregon Health and Science University; University of Georgia; and North Carolina State University; Tools and Techniques at University of Texas, Austin; Academy of Sciences, China; University of Paderborn, Germany; and University of Massachusetts, Amherst; Applications at University of California, Berkeley; Universidad Complutense de Madrid, Spain; ETH Zurich, Switzerland; Georgia Institute of Technology; Vrije Universiteit, the Netherlands; and Universiteit Leiden, the Netherlands.

精密电路与系统设计：从理论基石到前沿应用本书聚焦于现代电子系统设计中至关重要的基础理论、先进技术和实际应用案例，旨在为读者构建一个全面且深入的理解框架。本书并非一部关于特定网络处理器架构的专著，而是深入探索了支撑现代电子系统高效运行的那些更宏大、更基础的工程学原理与方法论。我们跳脱出单一应用领域的具体实现细节，转而关注驱动所有高性能电子设备——从嵌入式系统到大规模数据中心——的核心设计范式与数学模型。第一部分：半导体物理与器件特性深化理解本部分旨在巩固读者对构成所有现代集成电路的物理基础的认知。我们不着眼于特定的CPU或GPU设计，而是将重点放在晶体管尺度下的物理效应及其对宏观电路性能的影响。 1.1 亚微米与纳米尺度下的载流子输运机制：深入探讨了在先进CMOS工艺节点下，短沟道效应、DIBL（漏致势垒降低）以及隧道效应的物理本质。分析了这些效应如何限制了器件的开关速度、增加了次阈值漏电流，并对电路的静态功耗产生了根本性的影响。内容包括了基于漂移-扩散模型的载流子密度方程在非理想条件下的修正，以及量子效应在极小尺寸晶体管中的显现。 1.2 器件模型与仿真技术：详细阐述了业界标准晶体管模型（如BSIM系列模型）的构建逻辑和参数提取流程。重点分析了高频特性（如$f_T$和$f_{MAX}$）的物理来源，以及如何通过精确建模来预测不同工艺角下的器件行为。讨论了先进工艺节点中，FinFET和GAA（Gate-All-Around）结构的电学特性差异，以及它们在实现更高功耗效率方面所扮演的角色。 1.3 噪声源分析与抑制：系统地分析了集成电路中主要的随机过程噪声来源，包括热噪声（Johnson-Nyquist noise）、散粒噪声（Shot noise）以及闪烁噪声（1/f noise）。讲解了如何利用傅里叶分析和功率谱密度（PSD）来量化这些噪声，并探讨了在模拟和射频前端设计中，采用滤波、共源共栅结构或注入技术来降低其对信号完整性的影响。第二部分：高速电路设计与信号完整性本部分内容侧重于确保电子信号在复杂互连结构中准确、快速地传输所必须遵循的电磁理论和设计规范。 2.1 传输线理论与互连线建模：从麦克斯韦方程组出发，推导了均匀传输线（如PCB走线、芯片内部金属层）的电压和电流响应方程。详细讨论了集总模型（Lumped Model）与分布模型（Distributed Model）的适用边界，以及在使用集总模型时必须考虑的限制条件。重点分析了阻抗匹配在抑制反射和串扰中的关键作用。 2.2 串扰分析与耦合效应：系统地研究了并行走线间的电容和电感耦合机制。介绍了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的数学表达式，并探讨了如何通过增加间距、引入地线或使用屏蔽层来减轻这些耦合效应。对于多层板设计，分析了电源层与地层之间电磁耦合的复杂性。 2.3 时序分析与时钟域管理：深入探讨了固定路径分析（Static Timing Analysis, STA）的原理，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）裕量的计算。重点阐述了时钟偏移（Clock Skew）和时钟抖动（Jitter）对系统稳定性的影响，以及在多频率系统中使用锁相环（PLL）和延迟锁定环（DLL）进行精确时钟分配的技术。第三部分：低功耗与电源完整性设计在系统集成度不断提高的背景下，功耗管理已成为决定产品可行性的核心因素。本部分提供了实现高能效电路和稳定供电网络的工程方法。 3.1 动态与静态功耗优化策略：详细分解了CMOS电路的动态功耗（开关功耗）和静态功耗（漏电流功耗）。探讨了包括降低工作电压（Voltage Scaling）、动态频率调整（DVFS）和时钟门控（Clock Gating）等技术在降低动态功耗中的应用。对于静态功耗，分析了使用高阈值电压（High-Vt）晶体管和关闭电源门控（Power Gating）的权衡。 3.2 电源电网设计与去耦策略：研究了片上电源分配网络（PDN）的阻抗特性。讲解了如何通过计算和布局去耦电容阵列（Decoupling Capacitors, Decaps）来确保在高速瞬态电流需求下，芯片内部的电源电压波动（IR Drop）保持在可接受范围内。分析了地弹噪声（Ground Bounce）的产生机理及其对数字电路稳定性的影响。 3.3 模拟与混合信号电路的功耗控制：针对数据转换器（ADC/DAC）和锁相环（PLL）等模拟模块，讨论了如何通过优化偏置电流、使用低功耗反馈结构以及改进采样时序来降低其功耗，同时保持必要的信噪比（SNR）和线性度。第四部分：系统级设计方法论与验证本部分关注如何将离散的电路模块整合成一个可靠、高性能的复杂系统，并确保设计满足规格要求。 4.1 设计收敛与迭代优化流程：概述了从系统级架构定义到最终物理实现的完整电子设计自动化（EDA）流程。强调了设计约束的制定、预仿真与后仿真之间的迭代关系，以及如何在高层次抽象模型（如C++或SystemC）中进行早期性能评估，以指导硬件架构决策。 4.2 可测试性设计（DFT）与故障诊断：详细介绍了实现大规模集成电路可测试性的关键技术，包括扫描链（Scan Chains）的插入与管理，以及内建自测试（BIST）机制的原理。分析了故障模型（如单点故障模型）以及如何设计测试向量以最大化故障覆盖率。 4.3 物理实现与版图后仿真：覆盖了从逻辑综合到最终版图布局布线后的流程。重点讨论了寄生参数提取（Parasitic Extraction）的重要性，以及如何利用提取的寄生电感、电容和电阻数据，对电路进行最终的延时和信号完整性验证，确保设计在实际制造后仍能满足时序要求。通过对这些核心领域的系统性、深度剖析，本书为读者提供了一个超越特定产品实现的、具有高度工程价值和前瞻性的知识体系，是理解现代高性能电子系统设计通用语言的关键参考。