EDA技术/21世纪全国高等教育应用型精品课规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邓力，廖超平 著

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• EDA技术
• 集成电路
• 应用型教材
• 高等教育
• 电子设计自动化
• 电路设计
• 数字电路
• 模拟电路
• 实践教学
• 21世纪精品课

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564026400

版次：1

商品编码：10582149

包装：平装

出版时间：2009-08-01

页数：216

内容简介

本教材编写充分体现了以应用为目的，以必须、够用为度，以讲清概念、强化应用为教学重点的教材特色。
《21世纪全国高等教育应用型精品课规划教材：EDA技术》共分九章，分别介绍了EDA技术概述、VHDL的设计入门，并讲解了应用原理图方法设计八位二进制加法器、应用VHDL语言方法设计八位二进制加法器、应用LPM函数方法设计三十二位二进制加法器、应用原理图设计法设计两位数字频率计、应用VHDL语言方法设计具有换挡功能的四位数字频率计以及应用VHDL语言方法设计简易正弦波信号发生器的方法。

前言/序言

EDA（Electronic Design Automation）技术，作为集成电路设计与制造领域的核心驱动力，在21世纪的今天，扮演着越来越重要的角色。它不仅是实现复杂芯片功能、缩短研发周期、降低成本的关键，更是推动信息技术、通信、人工智能、物联网等前沿领域飞速发展的基石。本书旨在系统性地梳理和阐释EDA技术的发展脉络、核心原理、关键工具链以及在实际工程应用中的挑战与机遇。 第一章：EDA技术概述与发展历程 本章将深入剖析EDA技术的定义、内涵及其在现代电子产业中的战略地位。我们将追溯EDA工具从早期的手工绘制电路图到如今高度自动化的集成设计环境的演变过程。重点将介绍这一历史进程中涌现的关键技术突破，例如逻辑综合、布局布线、版图设计、物理验证等自动化工具的出现，以及它们如何逐步改变了集成电路设计的面貌。通过梳理EDA技术从初级阶段到成熟阶段的发展，读者可以对这一技术的深度和广度有一个宏观的认识，并理解其不断适应半导体工艺进步和市场需求演变的能力。我们将探讨不同时期EDA技术所面临的挑战，如设计复杂度爆炸、功耗瓶颈、时序收敛难题等，以及这些挑战如何推动了新一代EDA技术和方法的诞生。此外，本章还会对EDA技术的生态系统进行初步介绍，包括EDA厂商、IP供应商、设计服务公司以及高校研究机构之间的协同作用。 第二章：EDA设计流程与方法学 本章将详细阐述一个典型的集成电路从概念到最终物理实现的设计流程。我们将逐一介绍各个关键设计阶段，包括： 系统级设计（System-Level Design）： 讲解如何将复杂的系统功能分解为可实现的硬件模块，以及如何利用高级语言（如SystemC、UML）进行早期建模和验证，以确保系统架构的正确性。 行为级设计（Behavioral Design）： 介绍使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来描述模块的功能行为，并进行功能仿真。 寄存器传输级（RTL）设计： 深入讲解RTL语言的语法和语义，以及如何将行为级描述转化为可综合的RTL代码。本节将重点关注代码风格、可综合性约束以及如何编写高效、可读性强的HDL代码。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 详细阐述逻辑综合的核心思想，即如何将RTL代码映射到目标工艺库中的基本逻辑门。我们将介绍综合工具的工作原理、各种优化算法（如面积优化、时序优化、功耗优化）以及如何通过约束文件（如SDC）来指导综合过程，以满足设计指标。 静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）： 深入讲解STA的基本概念，包括时序路径、时钟域、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）以及各种时序约束。本章将详细介绍STA工具如何自动分析设计中的所有时序路径，找出违例（Violations），并提出优化建议。 布局与布线（Place and Route, P&R）： 解释布局（Placement）阶段的目标，即如何将逻辑门和触发器放置在芯片区域内，并考虑其连通性和性能。接着，深入探讨布线（Routing）阶段，包括详细布线（Detailed Routing）和全局布线（Global Routing），以及如何连接这些逻辑单元，满足时序、功耗和面积的要求。 物理验证（Physical Verification）： 介绍物理验证的重要性，包括设计规则检查（Design Rule Check, DRC）、版图与原理图一致性检查（Layout Versus Schematic, LVS）以及寄生参数提取（Parasitic Extraction）。本章将阐述这些检查为何至关重要，以及它们如何保证芯片制造的可行性和设计的准确性。 此外，本章还将介绍一些现代设计方法学，如形式验证（Formal Verification）在设计验证中的应用，以及如何利用高层次综合（High-Level Synthesis, HLS）来加速复杂算法到硬件的转换。 第三章：EDA设计工具链与关键技术 本章将聚焦于当前主流EDA工具的构成及其核心功能。我们将介绍主要的EDA厂商及其代表性产品，并从技术角度深入剖析这些工具链如何协同工作，完成完整的芯片设计。 HDL仿真与调试工具： 介绍各种仿真器（Simulator）的功能，包括功能仿真、时序仿真、功耗仿真等。我们将探讨测试激励（Testbench）的设计方法，以及如何利用波形查看器（Waveform Viewer）和调试器（Debugger）来定位和解决设计中的问题。 逻辑综合与静态时序分析工具： 详细介绍主流综合工具的优化策略和约束管理。重点阐述STA工具如何生成详细的时序报告，以及如何根据报告进行设计迭代。 布局布线工具： 探讨现代P&R工具在处理超大规模集成电路（VLSI）中的挑战，如功耗分布、热效应、信号完整性等。本节将介绍一些高级的布局布线技术，如时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）。 物理验证工具： 详细阐述DRC和LVS规则的含义，以及它们如何与制造工艺紧密结合。我们将讨论寄生参数提取的原理，以及如何将其反馈给时序和功耗分析。 形式验证工具： 介绍形式验证（如模型检查、等价性检查）在提升设计质量和减少仿真验证时间方面的独特优势。 低功耗设计（Low Power Design）工具： 随着移动设备和物联网的普及，低功耗设计成为关键。本章将介绍各种降低功耗的技术，如时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）等，以及EDA工具如何支持这些技术的实现。 先进工艺节点的EDA挑战： 针对7nm、5nm及以下先进工艺节点，EDA技术面临的特有挑战，如量子效应、互连线电阻电容的显著增加、三维堆叠等。本章将探讨EDA工具如何应对这些挑战，例如对制造效应（Manufacturability）的考虑，以及对先进的物理验证和寄生参数提取技术的要求。 第四章：EDA在人工智能与机器学习领域的应用 人工智能（AI）和机器学习（ML）的崛起，对集成电路设计提出了新的需求，同时也为EDA技术带来了新的发展机遇。本章将探讨AI/ML如何赋能EDA，以及EDA如何支持AI/ML芯片的设计。 AI/ML驱动的EDA优化： 介绍如何利用机器学习算法来优化EDA工具中的各个环节。例如，使用ML来预测布局布线的结果、提高时序预测的准确性、加速逻辑综合的收敛速度，甚至用于检测设计中的潜在错误。 AI/ML硬件加速器设计： 详细探讨设计用于执行AI/ML算法的专用芯片（ASIC）和FPGA。这包括神经网络（NN）的硬件实现，如卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等。我们将介绍相关的数据格式、计算模式以及为这些模型设计的硬件架构。 AI/ML在EDA工具中的应用案例： 展示一些具体的AI/ML在EDA工具中的成功应用案例，如智能调试、自动化测试用例生成、性能预测模型等。 EDA工具对AI/ML算法的支持： 探讨EDA工具如何支持AI/ML开发者的需求，例如提供高效的仿真环境、IP库以及特定的IP核（如张量处理器TPU）的集成。 第五章：EDA技术的未来发展趋势与挑战 本章将展望EDA技术的未来发展方向，并探讨当前以及未来可能面临的挑战。 异构计算与多核处理器设计： 随着芯片设计的复杂性增加，异构计算（如CPU+GPU+NPU+DSP的结合）成为主流。EDA技术需要更好地支持这种复杂的多核、多处理器系统的集成和验证。 Chiplet与3D IC技术： Chiplet（小芯片）和3D集成电路（3D IC）是实现更高性能和更高集成度的重要途径。EDA工具需要支持chiplet的设计、互连以及3D堆叠的物理验证和时序分析。 可重构计算与硬件加速： 探讨可重构计算平台（如FPGA）在特定应用场景下的优势，以及EDA工具如何支持为这些平台进行高效的设计。 形式化方法与AI的深度融合： 展望形式验证技术与AI技术的进一步融合，以期达到更全面的设计验证和错误检测能力。 可持续EDA与绿色设计： 讨论在日益严峻的环境挑战下，EDA技术如何在设计阶段就考虑能耗和材料的消耗，实现绿色和可持续的电子产品设计。 安全设计（Security Design）与EDA： 随着网络安全问题的日益突出，硬件安全设计变得至关重要。EDA技术将如何支持防止硬件漏洞、加密解密硬件实现等安全设计需求。 人机协同的EDA模式： 探讨未来EDA工具如何更好地实现人与工具之间的协同工作，通过更智能的交互和自动化能力，提升设计效率和创新能力。 人才培养与教育： 面对EDA技术和半导体产业的飞速发展，如何培养适应未来需求的EDA人才，以及教育体系如何跟上技术变革的步伐，也将是未来需要关注的重点。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的EDA技术学习平台，帮助读者理解EDA技术的核心原理、掌握关键设计工具的使用方法，并对EDA技术的未来发展趋势有清晰的认识。通过对EDA技术的系统性学习，读者将能够更好地理解和参与到集成电路设计这一充满挑战和机遇的领域中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解方式，与其说是一本教材，不如说是一位经验丰富的工程师在分享他的“独门秘籍”。我特别喜欢书中对不同EDA工具的功能和使用场景的介绍，它能够帮助我快速地了解各个工具的核心价值，并在实际项目中根据不同的需求进行选择。书中关于仿真和验证的章节，更是让我对整个设计流程有了更深刻的认识。它不仅仅是介绍各种仿真器和验证方法，而是深入地剖析了如何构建一个完整、高效的验证环境，从而最大限度地发现设计中的错误。让我感到惊喜的是，书中还涉及了一些关于低功耗设计和功耗分析的内容，这对于我这样对功耗敏感的应用场景非常有用。作者通过生动的例子，让我理解了如何通过代码结构优化和电源管理策略来降低芯片的功耗。总的来说，这本书的内容非常丰富，涵盖了EDA技术从概念到实践的各个方面，并且在讲解过程中注重理论与实践的结合，让我能够更有效地掌握这些知识，并应用于实际工程中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学习体验就像是在一个精心设计的实验室里进行实践操作，充满了探索的乐趣和成就感。我特别喜欢书中关于硬件描述语言（HDL）部分的讲解，它并没有生硬地罗列语法规则，而是通过大量的实例来展示如何运用Verilog或VHDL来描述硬件功能。作者巧妙地将抽象的逻辑概念转化为具体的代码实现，让我在编写和理解HDL代码时感到更加得心应手。书中对不同抽象层次的设计方法都有详细的介绍，从行为级描述到寄存器传输级（RTL）设计，再到门级网表，每一个层次都与前一层次紧密相连，让我能够清晰地理解整个设计流程是如何逐步细化的。我尤其赞赏书中对代码优化和综合过程的讲解，它不仅仅是告诉我们如何写出能工作的代码，更重要的是如何写出高效、可综合的代码，从而在实际流片时获得更好的性能和更低的功耗。书中还涉及了一些关于版图设计和物理实现的内容，虽然篇幅不多，但却为我打开了另一扇窗，让我对芯片制造的整个过程有了更全面的认识。阅读这本书的过程中，我常常会主动地去思考书中提出的问题，并尝试在脑海中构建相应的电路模型，这种主动学习的方式极大地加深了我对知识的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一个经验丰富的向导，带领我走进了EDA技术这个充满挑战又引人入胜的世界。初翻开这本书，我原本以为它会是一堆枯燥的技术术语和晦涩的公式，但很快就被它清晰的逻辑和循序渐进的讲解所吸引。作者并没有直接抛出复杂的设计流程，而是先从EDA技术的基础概念入手，就像在搭建一座高楼前，先打好坚实的地基。每一章都围绕着一个核心主题展开，从早期的逻辑设计原理，到后来的各种硬件描述语言（HDL）的应用，再到时序分析和物理实现，整个过程都梳理得井井有条。让我印象深刻的是，书中对实际项目开发的各个环节都有细致的描述，不仅仅是理论知识的堆砌，还穿插了大量的实例分析和代码演示，这些都极大地帮助我理解了抽象的理论如何在实际工程中落地。特别是关于 FPGA 和 ASIC 设计流程的对比，让我对不同应用场景下EDA技术的侧重点有了更深刻的认识。而且，书中并没有回避EDA技术在实际应用中可能遇到的难点和挑战，而是提供了一些行之有效的解决方案和调试技巧，这对于初学者来说无疑是宝贵的经验财富。我发现，书中很多章节的讲解方式都非常人性化，能够考虑到不同背景读者的理解能力，并通过图示、表格等多种形式来加深记忆。读完一部分内容后，我总能有一种豁然开朗的感觉，仿佛之前模糊的概念变得清晰可见。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读过程，给我一种循序渐进、拨云见日的感觉，它就像一个经验丰富的老师，耐心而细致地引导我深入理解EDA技术的精髓。我特别喜欢书中关于逻辑综合和优化的章节，它不仅仅是介绍各种综合的指令和选项，而是深入地剖析了综合器在进行逻辑转换和优化时的思维过程。通过阅读这些章节，我开始理解为什么某些代码写法的效率会比其他写法更高，也学会了如何根据实际需求来调整综合参数，以获得最佳的设计结果。书中对时序违例的分析和处理方法，更是让我受益匪浅。它不仅仅是列出各种常见的时序问题，而是深入地分析了导致这些问题的原因，并提供了切实可行的解决方案，从代码结构调整到时钟域交叉处理，再到物理设计优化，这些都为我今后进行实际项目的设计提供了宝贵的经验。我印象最深的是，书中关于状态机设计的讲解，它不仅仅是介绍有限状态机的基本原理，而是通过丰富的实例，展示了如何设计出可靠、高效的状态机，并进行了详细的仿真和验证。这让我认识到，即使是看似简单的模块，在实际设计中也需要严谨的态度和精细的思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容编排和知识深度上都给我留下了深刻的印象，它就像一个精心打磨的工具箱，里面装满了解决EDA技术问题的利器。我尤其欣赏书中对各个EDA工具的介绍，虽然不像专门的工具手册那样事无巨细，但却能够抓住核心功能和应用场景，让我能够快速地了解不同工具的优势和适用性，并在实际操作中进行合理的选择。书中关于时序约束的讲解，更是让我醍醐灌顶。之前我总是在时序分析上感到头疼，认为它是一个遥不可及的高深领域，但这本书通过清晰的定义、生动的例子，以及对各种时序违例情况的深入剖析，让我逐渐掌握了分析和解决时序问题的基本方法。让我感到欣慰的是，书中并没有停留在理论层面，而是花了大量的篇幅来讲解如何运用EDA工具进行实际的设计、仿真和验证。从简单的逻辑门电路到复杂的系统级设计，每一个例子都循序渐进，帮助我逐步提升了动手能力。特别是关于验证方法学的部分，虽然内容量巨大，但书中却能用一种相对易懂的方式来呈现，让我对如何构建一个高效的验证平台有了初步的认识。总而言之，这本书在理论与实践的结合上做得非常出色，它不仅教授我知识，更教会我如何运用这些知识来解决实际工程中的问题。