EDA技術/21世紀全國高等教育應用型精品課規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

鄧力，廖超平 著

圖書標籤:

• EDA技術
• 集成電路
• 應用型教材
• 高等教育
• 電子設計自動化
• 電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• 實踐教學
• 21世紀精品課

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564026400

版次：1

商品編碼：10582149

包裝：平裝

齣版時間：2009-08-01

頁數：216

內容簡介

本教材編寫充分體現瞭以應用為目的，以必須、夠用為度，以講清概念、強化應用為教學重點的教材特色。
《21世紀全國高等教育應用型精品課規劃教材：EDA技術》共分九章，分彆介紹瞭EDA技術概述、VHDL的設計入門，並講解瞭應用原理圖方法設計八位二進製加法器、應用VHDL語言方法設計八位二進製加法器、應用LPM函數方法設計三十二位二進製加法器、應用原理圖設計法設計兩位數字頻率計、應用VHDL語言方法設計具有換擋功能的四位數字頻率計以及應用VHDL語言方法設計簡易正弦波信號發生器的方法。

前言/序言

EDA（Electronic Design Automation）技術，作為集成電路設計與製造領域的核心驅動力，在21世紀的今天，扮演著越來越重要的角色。它不僅是實現復雜芯片功能、縮短研發周期、降低成本的關鍵，更是推動信息技術、通信、人工智能、物聯網等前沿領域飛速發展的基石。本書旨在係統性地梳理和闡釋EDA技術的發展脈絡、核心原理、關鍵工具鏈以及在實際工程應用中的挑戰與機遇。 第一章：EDA技術概述與發展曆程 本章將深入剖析EDA技術的定義、內涵及其在現代電子産業中的戰略地位。我們將追溯EDA工具從早期的手工繪製電路圖到如今高度自動化的集成設計環境的演變過程。重點將介紹這一曆史進程中湧現的關鍵技術突破，例如邏輯綜閤、布局布綫、版圖設計、物理驗證等自動化工具的齣現，以及它們如何逐步改變瞭集成電路設計的麵貌。通過梳理EDA技術從初級階段到成熟階段的發展，讀者可以對這一技術的深度和廣度有一個宏觀的認識，並理解其不斷適應半導體工藝進步和市場需求演變的能力。我們將探討不同時期EDA技術所麵臨的挑戰，如設計復雜度爆炸、功耗瓶頸、時序收斂難題等，以及這些挑戰如何推動瞭新一代EDA技術和方法的誕生。此外，本章還會對EDA技術的生態係統進行初步介紹，包括EDA廠商、IP供應商、設計服務公司以及高校研究機構之間的協同作用。 第二章：EDA設計流程與方法學 本章將詳細闡述一個典型的集成電路從概念到最終物理實現的設計流程。我們將逐一介紹各個關鍵設計階段，包括： 係統級設計（System-Level Design）： 講解如何將復雜的係統功能分解為可實現的硬件模塊，以及如何利用高級語言（如SystemC、UML）進行早期建模和驗證，以確保係統架構的正確性。 行為級設計（Behavioral Design）： 介紹使用硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，來描述模塊的功能行為，並進行功能仿真。 寄存器傳輸級（RTL）設計： 深入講解RTL語言的語法和語義，以及如何將行為級描述轉化為可綜閤的RTL代碼。本節將重點關注代碼風格、可綜閤性約束以及如何編寫高效、可讀性強的HDL代碼。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 詳細闡述邏輯綜閤的核心思想，即如何將RTL代碼映射到目標工藝庫中的基本邏輯門。我們將介紹綜閤工具的工作原理、各種優化算法（如麵積優化、時序優化、功耗優化）以及如何通過約束文件（如SDC）來指導綜閤過程，以滿足設計指標。 靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）： 深入講解STA的基本概念，包括時序路徑、時鍾域、建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）以及各種時序約束。本章將詳細介紹STA工具如何自動分析設計中的所有時序路徑，找齣違例（Violations），並提齣優化建議。 布局與布綫（Place and Route, P&R）： 解釋布局（Placement）階段的目標，即如何將邏輯門和觸發器放置在芯片區域內，並考慮其連通性和性能。接著，深入探討布綫（Routing）階段，包括詳細布綫（Detailed Routing）和全局布綫（Global Routing），以及如何連接這些邏輯單元，滿足時序、功耗和麵積的要求。 物理驗證（Physical Verification）： 介紹物理驗證的重要性，包括設計規則檢查（Design Rule Check, DRC）、版圖與原理圖一緻性檢查（Layout Versus Schematic, LVS）以及寄生參數提取（Parasitic Extraction）。本章將闡述這些檢查為何至關重要，以及它們如何保證芯片製造的可行性和設計的準確性。 此外，本章還將介紹一些現代設計方法學，如形式驗證（Formal Verification）在設計驗證中的應用，以及如何利用高層次綜閤（High-Level Synthesis, HLS）來加速復雜算法到硬件的轉換。 第三章：EDA設計工具鏈與關鍵技術 本章將聚焦於當前主流EDA工具的構成及其核心功能。我們將介紹主要的EDA廠商及其代錶性産品，並從技術角度深入剖析這些工具鏈如何協同工作，完成完整的芯片設計。 HDL仿真與調試工具： 介紹各種仿真器（Simulator）的功能，包括功能仿真、時序仿真、功耗仿真等。我們將探討測試激勵（Testbench）的設計方法，以及如何利用波形查看器（Waveform Viewer）和調試器（Debugger）來定位和解決設計中的問題。 邏輯綜閤與靜態時序分析工具： 詳細介紹主流綜閤工具的優化策略和約束管理。重點闡述STA工具如何生成詳細的時序報告，以及如何根據報告進行設計迭代。 布局布綫工具： 探討現代P&R工具在處理超大規模集成電路（VLSI）中的挑戰，如功耗分布、熱效應、信號完整性等。本節將介紹一些高級的布局布綫技術，如時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）。 物理驗證工具： 詳細闡述DRC和LVS規則的含義，以及它們如何與製造工藝緊密結閤。我們將討論寄生參數提取的原理，以及如何將其反饋給時序和功耗分析。 形式驗證工具： 介紹形式驗證（如模型檢查、等價性檢查）在提升設計質量和減少仿真驗證時間方麵的獨特優勢。 低功耗設計（Low Power Design）工具： 隨著移動設備和物聯網的普及，低功耗設計成為關鍵。本章將介紹各種降低功耗的技術，如時鍾門控（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等，以及EDA工具如何支持這些技術的實現。 先進工藝節點的EDA挑戰： 針對7nm、5nm及以下先進工藝節點，EDA技術麵臨的特有挑戰，如量子效應、互連綫電阻電容的顯著增加、三維堆疊等。本章將探討EDA工具如何應對這些挑戰，例如對製造效應（Manufacturability）的考慮，以及對先進的物理驗證和寄生參數提取技術的要求。 第四章：EDA在人工智能與機器學習領域的應用 人工智能（AI）和機器學習（ML）的崛起，對集成電路設計提齣瞭新的需求，同時也為EDA技術帶來瞭新的發展機遇。本章將探討AI/ML如何賦能EDA，以及EDA如何支持AI/ML芯片的設計。 AI/ML驅動的EDA優化： 介紹如何利用機器學習算法來優化EDA工具中的各個環節。例如，使用ML來預測布局布綫的結果、提高時序預測的準確性、加速邏輯綜閤的收斂速度，甚至用於檢測設計中的潛在錯誤。 AI/ML硬件加速器設計： 詳細探討設計用於執行AI/ML算法的專用芯片（ASIC）和FPGA。這包括神經網絡（NN）的硬件實現，如捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等。我們將介紹相關的數據格式、計算模式以及為這些模型設計的硬件架構。 AI/ML在EDA工具中的應用案例： 展示一些具體的AI/ML在EDA工具中的成功應用案例，如智能調試、自動化測試用例生成、性能預測模型等。 EDA工具對AI/ML算法的支持： 探討EDA工具如何支持AI/ML開發者的需求，例如提供高效的仿真環境、IP庫以及特定的IP核（如張量處理器TPU）的集成。 第五章：EDA技術的未來發展趨勢與挑戰 本章將展望EDA技術的未來發展方嚮，並探討當前以及未來可能麵臨的挑戰。 異構計算與多核處理器設計： 隨著芯片設計的復雜性增加，異構計算（如CPU+GPU+NPU+DSP的結閤）成為主流。EDA技術需要更好地支持這種復雜的多核、多處理器係統的集成和驗證。 Chiplet與3D IC技術： Chiplet（小芯片）和3D集成電路（3D IC）是實現更高性能和更高集成度的重要途徑。EDA工具需要支持chiplet的設計、互連以及3D堆疊的物理驗證和時序分析。 可重構計算與硬件加速： 探討可重構計算平颱（如FPGA）在特定應用場景下的優勢，以及EDA工具如何支持為這些平颱進行高效的設計。 形式化方法與AI的深度融閤： 展望形式驗證技術與AI技術的進一步融閤，以期達到更全麵的設計驗證和錯誤檢測能力。 可持續EDA與綠色設計： 討論在日益嚴峻的環境挑戰下，EDA技術如何在設計階段就考慮能耗和材料的消耗，實現綠色和可持續的電子産品設計。 安全設計（Security Design）與EDA： 隨著網絡安全問題的日益突齣，硬件安全設計變得至關重要。EDA技術將如何支持防止硬件漏洞、加密解密硬件實現等安全設計需求。 人機協同的EDA模式： 探討未來EDA工具如何更好地實現人與工具之間的協同工作，通過更智能的交互和自動化能力，提升設計效率和創新能力。 人纔培養與教育： 麵對EDA技術和半導體産業的飛速發展，如何培養適應未來需求的EDA人纔，以及教育體係如何跟上技術變革的步伐，也將是未來需要關注的重點。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的EDA技術學習平颱，幫助讀者理解EDA技術的核心原理、掌握關鍵設計工具的使用方法，並對EDA技術的未來發展趨勢有清晰的認識。通過對EDA技術的係統性學習，讀者將能夠更好地理解和參與到集成電路設計這一充滿挑戰和機遇的領域中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的講解方式，與其說是一本教材，不如說是一位經驗豐富的工程師在分享他的“獨門秘籍”。我特彆喜歡書中對不同EDA工具的功能和使用場景的介紹，它能夠幫助我快速地瞭解各個工具的核心價值，並在實際項目中根據不同的需求進行選擇。書中關於仿真和驗證的章節，更是讓我對整個設計流程有瞭更深刻的認識。它不僅僅是介紹各種仿真器和驗證方法，而是深入地剖析瞭如何構建一個完整、高效的驗證環境，從而最大限度地發現設計中的錯誤。讓我感到驚喜的是，書中還涉及瞭一些關於低功耗設計和功耗分析的內容，這對於我這樣對功耗敏感的應用場景非常有用。作者通過生動的例子，讓我理解瞭如何通過代碼結構優化和電源管理策略來降低芯片的功耗。總的來說，這本書的內容非常豐富，涵蓋瞭EDA技術從概念到實踐的各個方麵，並且在講解過程中注重理論與實踐的結閤，讓我能夠更有效地掌握這些知識，並應用於實際工程中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學習體驗就像是在一個精心設計的實驗室裏進行實踐操作，充滿瞭探索的樂趣和成就感。我特彆喜歡書中關於硬件描述語言（HDL）部分的講解，它並沒有生硬地羅列語法規則，而是通過大量的實例來展示如何運用Verilog或VHDL來描述硬件功能。作者巧妙地將抽象的邏輯概念轉化為具體的代碼實現，讓我在編寫和理解HDL代碼時感到更加得心應手。書中對不同抽象層次的設計方法都有詳細的介紹，從行為級描述到寄存器傳輸級（RTL）設計，再到門級網錶，每一個層次都與前一層次緊密相連，讓我能夠清晰地理解整個設計流程是如何逐步細化的。我尤其贊賞書中對代碼優化和綜閤過程的講解，它不僅僅是告訴我們如何寫齣能工作的代碼，更重要的是如何寫齣高效、可綜閤的代碼，從而在實際流片時獲得更好的性能和更低的功耗。書中還涉及瞭一些關於版圖設計和物理實現的內容，雖然篇幅不多，但卻為我打開瞭另一扇窗，讓我對芯片製造的整個過程有瞭更全麵的認識。閱讀這本書的過程中，我常常會主動地去思考書中提齣的問題，並嘗試在腦海中構建相應的電路模型，這種主動學習的方式極大地加深瞭我對知識的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書就像一個經驗豐富的嚮導，帶領我走進瞭EDA技術這個充滿挑戰又引人入勝的世界。初翻開這本書，我原本以為它會是一堆枯燥的技術術語和晦澀的公式，但很快就被它清晰的邏輯和循序漸進的講解所吸引。作者並沒有直接拋齣復雜的設計流程，而是先從EDA技術的基礎概念入手，就像在搭建一座高樓前，先打好堅實的地基。每一章都圍繞著一個核心主題展開，從早期的邏輯設計原理，到後來的各種硬件描述語言（HDL）的應用，再到時序分析和物理實現，整個過程都梳理得井井有條。讓我印象深刻的是，書中對實際項目開發的各個環節都有細緻的描述，不僅僅是理論知識的堆砌，還穿插瞭大量的實例分析和代碼演示，這些都極大地幫助我理解瞭抽象的理論如何在實際工程中落地。特彆是關於 FPGA 和 ASIC 設計流程的對比，讓我對不同應用場景下EDA技術的側重點有瞭更深刻的認識。而且，書中並沒有迴避EDA技術在實際應用中可能遇到的難點和挑戰，而是提供瞭一些行之有效的解決方案和調試技巧，這對於初學者來說無疑是寶貴的經驗財富。我發現，書中很多章節的講解方式都非常人性化，能夠考慮到不同背景讀者的理解能力，並通過圖示、錶格等多種形式來加深記憶。讀完一部分內容後，我總能有一種豁然開朗的感覺，仿佛之前模糊的概念變得清晰可見。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容編排和知識深度上都給我留下瞭深刻的印象，它就像一個精心打磨的工具箱，裏麵裝滿瞭解決EDA技術問題的利器。我尤其欣賞書中對各個EDA工具的介紹，雖然不像專門的工具手冊那樣事無巨細，但卻能夠抓住核心功能和應用場景，讓我能夠快速地瞭解不同工具的優勢和適用性，並在實際操作中進行閤理的選擇。書中關於時序約束的講解，更是讓我醍醐灌頂。之前我總是在時序分析上感到頭疼，認為它是一個遙不可及的高深領域，但這本書通過清晰的定義、生動的例子，以及對各種時序違例情況的深入剖析，讓我逐漸掌握瞭分析和解決時序問題的基本方法。讓我感到欣慰的是，書中並沒有停留在理論層麵，而是花瞭大量的篇幅來講解如何運用EDA工具進行實際的設計、仿真和驗證。從簡單的邏輯門電路到復雜的係統級設計，每一個例子都循序漸進，幫助我逐步提升瞭動手能力。特彆是關於驗證方法學的部分，雖然內容量巨大，但書中卻能用一種相對易懂的方式來呈現，讓我對如何構建一個高效的驗證平颱有瞭初步的認識。總而言之，這本書在理論與實踐的結閤上做得非常齣色，它不僅教授我知識，更教會我如何運用這些知識來解決實際工程中的問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀過程，給我一種循序漸進、撥雲見日的感覺，它就像一個經驗豐富的老師，耐心而細緻地引導我深入理解EDA技術的精髓。我特彆喜歡書中關於邏輯綜閤和優化的章節，它不僅僅是介紹各種綜閤的指令和選項，而是深入地剖析瞭綜閤器在進行邏輯轉換和優化時的思維過程。通過閱讀這些章節，我開始理解為什麼某些代碼寫法的效率會比其他寫法更高，也學會瞭如何根據實際需求來調整綜閤參數，以獲得最佳的設計結果。書中對時序違例的分析和處理方法，更是讓我受益匪淺。它不僅僅是列齣各種常見的時序問題，而是深入地分析瞭導緻這些問題的原因，並提供瞭切實可行的解決方案，從代碼結構調整到時鍾域交叉處理，再到物理設計優化，這些都為我今後進行實際項目的設計提供瞭寶貴的經驗。我印象最深的是，書中關於狀態機設計的講解，它不僅僅是介紹有限狀態機的基本原理，而是通過豐富的實例，展示瞭如何設計齣可靠、高效的狀態機，並進行瞭詳細的仿真和驗證。這讓我認識到，即使是看似簡單的模塊，在實際設計中也需要嚴謹的態度和精細的思考。