FPGA-BASED SYSTEM DESIGN pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　Digital designs once built in custom silicon areincreasingly implemented in field programmable gatearrays (FPGAs), but effective FPGA system designrequires a strong understanding of VLSI issues andconstraints, as well as an understanding of newtechniques developed for FPGAs. Writing specificallyfor FPGA designers, Princeton Universitys Wayne Wolffirst introduces the essentials of VLSI: fabrication,circuits, interconnects, combinational and sequentiallogic design, system architectures, and more. The bookconcludes with a detailed look at large-scale systemsbuilt with FPGAs, including platform FPGAs andmulti-FPGA systems. Includes selected content fromWolfs widely-acclaimed book Modern VLSI Design.

好的，这是一份针对一本名为《FPGA-BASED SYSTEM DESIGN》的书籍，但内容完全不涉及该主题的图书简介。这份简介将深入阐述一个完全不同的技术领域，力求详尽且自然流畅。 --- 图书简介：《高性能嵌入式Linux系统内核深度剖析与定制实践》 导言：新时代的计算基石 在当前信息技术飞速发展的浪潮中，嵌入式系统已不再是简单的微控制器，而是演变为驱动物联网、智能硬件、自动驾驶乃至边缘计算核心动力的复杂平台。而在这众多平台中，Linux以其开源、灵活、强大的特性，成为了构建高性能嵌入式系统的首选操作系统。本书《高性能嵌入式Linux系统内核深度剖析与定制实践》并非对硬件加速技术的探讨，而是致力于为读者提供一套全面、深入、实战性极强的知识体系，用以掌握和驾驭嵌入式Linux内核的内部机制，从而实现对系统性能的精细化调优和功能定制。 第一部分：嵌入式Linux生态与编译环境的构建 本书的开篇将带领读者领略嵌入式Linux的宏大图景，明确其在现代计算架构中的战略地位。我们不会讨论FPGA的硬件加速原理，而是聚焦于软件栈的根基。 第一章：嵌入式系统的演进与Linux的选择 深入探讨从传统裸机编程到实时操作系统（RTOS）再到通用嵌入式Linux的演进脉络。重点分析Linux在资源受限环境下的优势与挑战，特别是其调度机制、内存管理与设备驱动模型如何适应不同类型的嵌入式硬件。我们将详细对比BusyBox与标准GNU工具链在嵌入式环境中的应用场景。 第二章：交叉编译工具链的精细化配置 成功的嵌入式开发始于正确的工具链。本章详述如何使用Buildroot或Yocto Project构建定制化的交叉编译环境。内容涵盖Binutils、GCC（包括针对特定ARM/MIPS架构的优化选项）、Glibc的裁剪与静态/动态链接的选择。我们强调如何确保工具链的正确性以避免运行时库冲突，这与硬件加速方案的配置是完全不同的技术路径。 第三章：引导加载程序的艺术：从U-Boot到内核的握手 引导过程是系统启动的生命线。本章详细解析Bootloader（特别是U-Boot）的工作机制，包括设备树（Device Tree）的解析过程、如何将内核映像加载到内存中，以及如何设置启动参数。我们将深入分析Flattened Device Tree (FDT) 的结构及其对内核初始化的影响，这是理解系统启动顺序的关键。 第二部分：Linux内核源码的深度剖析 本书的核心价值在于对Linux内核源代码的逐层剖析。我们将拆解内核的各个关键子系统，揭示其内部工作原理，而非关注底层硬件的逻辑门实现。 第四章：内存管理：虚拟、物理与内核堆栈 内存管理是决定系统性能的瓶颈所在。本章深入讲解Linux内核如何实现虚拟内存到物理内存的映射，包括页表结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的维护机制。我们将详细探讨内核堆（Slab/SLUB分配器）的工作流程、内存回收策略（如LRU算法）以及OOM Killer的触发机制，这些都直接影响应用程序的响应速度。 第五章：进程调度与实时性保障 对于需要确定性响应的嵌入式应用，进程调度至关重要。本章聚焦于CFS（Completely Fair Scheduler）的运行机制，解释其“公平性”的实现原理。更重要的是，我们将深入探讨PREEMPT_RT补丁的引入、实时信号量的处理以及如何配置内核以达到更低的延迟和更高的可预测性，这与并行计算或流水线设计是截然不同的优化维度。 第六章：系统调用接口与内核模块化设计 理解系统调用（Syscall）如何穿越用户空间与内核空间的边界，是进行内核扩展的基础。本章分析Syscall的入口点、上下文切换，并详细讲解如何编写、编译和加载动态内核模块（LKM）。我们将展示如何利用LKM扩展系统功能或调试内核行为，而不是使用硬件描述语言进行逻辑实现。 第三部分：设备驱动模型与系统定制 在硬件平台确定的前提下，驱动程序的质量直接决定了设备的使用效率。本部分将教授如何高效地开发和定制设备驱动。 第七章：字符设备与块设备的实现 本章系统介绍Linux驱动模型中的核心概念：文件操作结构体（`file_operations`）、I/O控制（`ioctl`）以及中断处理。我们将以一个虚拟的字符设备为例，完整展示驱动的注册、注销流程，以及如何处理并发访问问题。块设备的读写流程，包括请求队列的管理和调度，也将被详尽阐述。 第八章：网络协议栈的性能优化 对于需要高吞吐量数据传输的嵌入式设备，网络栈的优化是关键。本书将剖析TCP/IP协议栈在内核中的处理流程，包括Socket缓冲区的管理、Nagle算法的禁用、以及零拷贝技术（如`sendfile()`）。我们将探讨如何通过调整内核参数来应对高并发的网络负载。 第九章：构建与部署定制化内核 最终的实践环节是将理论转化为生产力的关键。本章指导读者如何根据目标硬件和应用需求，对内核源码进行裁剪——关闭不必要的子系统，启用特定的性能监控工具（如ftrace, perf）。我们将演示如何生成用于目标平台的最终内核映像（`zImage`或`Image`）及其配套的根文件系统，实现一个完全定制化的、最小化的嵌入式Linux环境。 结语 本书旨在培养读者“从底层理解系统”的能力。通过对Linux内核核心机制的系统学习与实践，读者将不再受限于上层应用框架的约束，能够深入到操作系统的每一层，进行精确的性能调优和功能扩展。掌握这些知识，即是掌握了驱动未来嵌入式智能设备的软件核心。

Preface.
1.FPGA-BasedSystems.
Introduction.BasicConcepts.DigitalDesignandFPGAs.
FPGA-BasedSystemDesign.Summary.Problems.

2.VLSITechnology.
Introduction.ManufacturingProcesses.Transistor
Characteristics.CMOSLogicGates.Wires.Registersand
RAM.PackagesandPads.Summary.Problems.

3.FPGAFabrics.
Introduction.FPGAArchitectures.SRAM-BasedFPGAs.
PermanentlyProgrammedFPGAs.ChipI/O.CircuitDesignof
FPGAFabrics.ArchitectureofFPGAFabrics.Summary.
Problems.

4.CombinationalLogic.
Introduction.TheLogicDesignProcess.Hardware
DescriptionLanguages.CombinationalNetworkDelay.Power
andEnergyOptimization.ArithmeticLogic.Logic
ImplementationforFPGAs.PhysicalDesignforFPGAs.The
LogicDesignProcessRevisited.Summary.Problems.

5.SequentialMachines.
Introduction.TheSequentialMachineDesignProcess.
SequentialDesignStyles.RulesforClocking.Performance
Analysis.PowerOptimization.Summary.Problems.

6.Architecture.
Introduction.BehavioralDesign.DesignMethodologies.
DesignExample.Summary.Problems.

7.Large-ScaleSystems.
Introduction.Busses.PlatformFPGAs.Multi-FPGASystems.
NovelArchitectures.Summary.Problems.
AppendixA:Glossary. AppendixB:HardwareDescriptionLanguages. Introduction.Verilog.VHDL. References.

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于其独到的视角和前瞻性的内容。作者并没有仅仅停留在对FPGA技术本身的介绍，而是着眼于如何利用FPGA来构建完整的“系统”。它深入探讨了FPGA在现代计算架构中的角色，以及如何将其与CPU、GPU等其他处理器协同工作，以实现更高的性能和更低的功耗。我非常赞赏书中关于“硬件加速”的讨论，作者详细阐述了如何将计算密集型的任务卸载到FPGA上，从而大幅提升整体系统的运行效率。此外，书中还涉及了对新兴FPGA技术的展望，例如对AIoT、边缘计算等领域中FPGA的应用前景进行了分析，并给出了相应的指导性建议。这些内容对于那些希望走在技术前沿的设计师来说，无疑具有重要的参考价值。这本书不仅仅是一本技术指南，更像是一本行业趋势的解读，它能够帮助读者理解FPGA的价值所在，并为其未来的职业发展提供方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚开始接触FPGA的学生，这本书给我带来的帮助是无法用言语来形容的。在学校里，我们学到的知识往往比较零散，很难形成一个完整的体系。这本书就恰恰填补了这个空白。它从最基础的概念讲起，循序渐进，每个知识点都讲解得非常透彻，而且结构清晰，逻辑严谨。我最喜欢的部分是它对于“如何构建一个可维护、可扩展的FPGA项目”的讲解。作者详细介绍了项目管理的最佳实践，包括代码风格、版本控制、文档编写等等，这些都是我们在实际工程中必须掌握的技能。书中提供的很多代码模板和工程实践案例，对我来说简直就是金科玉律，让我能够快速上手，并且写出高质量的代码。我反复阅读了书中的几章，每次都能从中发现新的东西。这本书不仅教会了我如何设计FPGA，更教会了我如何成为一名优秀的FPGA工程师。我强烈推荐给所有和我一样刚刚踏入FPGA领域的朋友们，这本书绝对会成为你们最好的启蒙老师。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我本来对FPGA的了解不算太多，感觉它是一个比较偏硬件的领域，可能会比较枯燥。但这本书完全颠覆了我的看法！它以一种非常生动和吸引人的方式来讲解FPGA系统设计，让我在不知不觉中就沉浸其中。作者运用了很多贴近实际应用场景的比喻和类比，使得一些原本听起来很抽象的概念变得易于理解。例如，在讲解状态机设计的时候，作者就把它比作是解决生活中的一系列选择和动作，非常形象。而且，书中穿插的很多小故事和趣闻，也为严肃的技术内容增添了不少趣味性，读起来一点都不累。它不像一本冷冰冰的技术手册，更像是一位经验丰富的工程师在和我分享他的设计心得和独门秘籍。我尤其喜欢书中关于“如何避免常见设计陷阱”的部分，这些都是作者在实际工作中总结出来的宝贵经验，能够帮助我们少走很多弯路。这本书让我对FPGA设计产生了浓厚的兴趣，甚至开始思考将它应用到我自己的项目里。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习FPGA，听朋友推荐了这本书，说是非常经典。拿到手后，我迫不及待地翻看了起来。不得不说，这本书的内容深度和广度都非常到位。它不仅仅是介绍FPGA的基本概念，而是深入到系统设计的方方面面。从硬件描述语言（HDL）的语法和高级特性，到各种常用的IP核（如DDR控制器、PCIe接口等）的设计和应用，再到嵌入式系统的构建和优化，都进行了详尽的阐述。我特别欣赏它在讲解复杂算法实现时的思路，作者通过一系列精心设计的案例，将抽象的理论转化为具体的代码，并且一步步地剖析了设计的考量和权衡，这让我对如何高效地利用FPGA资源有了更深的理解。书中还讨论了很多关于时序约束、功耗优化、以及系统验证等实际工程中非常重要的问题，这些内容往往是很多教材所忽略的。虽然有些章节对我来说还有些挑战，但我相信，随着我学习的深入，这本书将成为我不可或缺的参考书。它真正体现了“系统设计”这个词的内涵，让我看到FPGA不仅仅是一个芯片，而是一个构建完整、高性能系统的强大平台。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装和印刷质量简直令人惊叹！封面采用的是那种磨砂质感，非常有高级感，拿在手里沉甸甸的，就知道里面内容的厚重。书页的纸张也非常好，不是那种廉价的白纸，而是带有淡淡米黄色，对眼睛非常友好，长时间阅读也不会感到疲劳。排版布局也非常合理，字体大小适中，行间距舒适，图片和图表的清晰度也是没得说，即使是复杂的电路图也能看得一清二楚。我特别喜欢它在章节开头和结尾处的总结，以及关键概念的突出显示，这让我在阅读过程中能够迅速抓住重点，并且在复习的时候也更加方便。书中的例子讲解得非常细致，从概念的引入到具体的代码实现，再到结果的分析，都环环相扣，逻辑性非常强。我觉得对于初学者来说，这本书简直就是一本宝藏，能够帮助他们建立起扎实的FPGA设计基础。而且，它还包含了一些进阶的内容，对于有一定经验的设计师来说，也能从中获得新的启发和技巧。总而言之，这是一本在细节上做到极致的书，从内到外都散发着专业和诚意，绝对值得拥有。