VHDL 硬體描述語言數位電路設計實務（附光碟） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• VHDL
• 硬件描述語言
• 數位電路
• 設計
• FPGA
• 數字邏輯
• 可編程邏輯器件
• 電路設計
• 電子工程
• 實務

本書特色

　　為有鑒於市麵上本介紹 VHDL 硬體描述語言的書籍，一般著重於用一些電路的例子比較淺顯地介紹 VHDL，對於設計齣來的電路如何做模擬以及驗證也沒有完整的範例檔案存在於隨書所附的光碟片，使得整本書的實用性因而降低瞭許多，更不用提到要將 VHDL 的語言架構、特性以及能否用於電路閤成的 VHDL 語法作一番詳細地分類與介紹，因為能夠作為電路模擬的 VHDL 語法並不能代錶著就能用於電路邏輯閤成的。

　　本書則是以實作各種數位電路的方式來介紹 VHDL 硬體描述語言的各種語法，更有專門的章節來介紹能否用於電路閤成的 VHDL 保留字。”

電子係統設計與實現前沿探索 本書聚焦於現代電子係統設計與驗證領域的前沿技術與實踐應用，旨在為讀者提供一個全麵、深入且高度實用的知識體係。我們跳脫齣單一硬件描述語言的範疇，著眼於整個數字係統生命周期的管理與優化，涵蓋瞭從係統級架構定義到具體實現、驗證及最終部署的各個關鍵環節。 第一部分：係統級抽象與架構設計 本部分深入探討瞭在具體實現細節之前，如何有效地進行係統級建模與架構選擇。我們強調係統級抽象（System-Level Abstraction）在縮短設計周期和降低早期設計錯誤成本中的核心作用。 高性能計算架構解析： 詳細分析瞭當前主流的高性能計算（HPC）架構，包括多核處理器、異構計算平颱（如FPGA與GPU的協同工作模式）的內部結構和接口標準。探討瞭如何根據應用需求（如並行度、數據吞吐量）選擇最閤適的計算單元組閤。 指令集架構（ISA）與微架構（Microarchitecture）的權衡： 闡述瞭不同ISA（如RISC-V、ARM）的設計哲學及其對硬件資源分配的影響。重點討論瞭流水綫設計、亂序執行（Out-of-Order Execution）單元的優化策略，以及分支預測機製的精確度與硬件開銷之間的平衡點。 通信與互連網絡（NoC）： 深入研究片上網絡（Network-on-Chip, NoC）的拓撲結構、路由算法（如XY路由、自適應路由）以及流控製協議。通過仿真案例展示瞭NoC在多處理器係統、SoC設計中如何有效解決帶寬瓶頸和延遲問題。 低功耗設計策略的係統級考量： 探討瞭在係統架構階段即可引入的功耗優化技術，包括時鍾門控（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）的應用場景，以及動態電壓與頻率調節（DVFS）在不同工作負載下的調度機製。 第二部分：先進實現技術與綜閤流程 本部分將視角聚焦於如何將抽象的係統模型高效、準確地映射到實際的矽片或可編程邏輯器件上，強調設計收斂與時序驅動的實現方法。 高層次綜閤（High-Level Synthesis, HLS）的原理與應用： 詳細解析瞭將C/C++或SystemC模型轉換為RTL描述的全過程。涵蓋瞭數據流分析、循環展開與優化、存儲器映射策略等核心算法。討論瞭如何通過HLS指令（Pragmas）精確控製生成硬件的資源利用率和性能指標，並對比瞭不同HLS工具鏈的特點。 時序驅動綜閤（Timing-Driven Synthesis）： 深入剖析瞭現代綜閤工具背後的約束驅動優化引擎。講解瞭建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的約束設置方法，以及如何通過邏輯重定時（Retiming）和緩衝器插入來滿足苛刻的係統時鍾頻率要求。特彆關注瞭跨時鍾域（CDC）的同步電路設計，如握手協議和雙觸發器同步器的設計規範。 麵積、功耗與性能（PPA）的迭代優化： 闡述瞭在實現過程中PPA三者之間的相互製約關係。引入瞭啓發式算法在布局布綫（Place and Route）階段對關鍵路徑延遲的動態調整，以及利用多目標優化技術尋找最優設計點。 先進工藝節點的挑戰： 探討瞭在FinFET及未來Gate-All-Around（GAA）等先進工藝節點下麵臨的物理設計挑戰，如互連寄生效應的加劇、工藝變異性（PVT）的影響，以及如何通過設計規則檢查（DRC）和物理驗證來確保設計的魯棒性。 第三部分：驗證、仿真與形式化方法 驗證環節占據瞭現代電子設計中絕大部分的資源。本部分專注於構建一個健壯、高效的驗證環境，以確保設計的功能正確性和性能目標達成。 基於場景的驗證平颱構建： 詳細介紹驗證平颱（Verification Environment）的結構，包括測試平颱（Testbench）、激勵生成器（Stimulus Generator）和數據檢查器（Checker）。重點講解瞭麵嚮對象的驗證方法學（如UVM/OVM）在構建可重用、可擴展驗證組件方麵的優勢。 覆蓋率驅動的驗證閉環： 深入闡述瞭代碼覆蓋率（Code Coverage）、功能覆蓋率（Functional Coverage）和斷言覆蓋率（Assertion Coverage）的定義、度量標準及其在指導驗證計劃收斂中的作用。強調瞭如何設計高價值的覆蓋率模型。 形式化驗證技術： 介紹瞭形式化驗證（Formal Verification）作為傳統仿真方法的有力補充。講解瞭模型檢測（Model Checking）和等價性檢查（Equivalence Checking）的基本原理，以及如何使用斷言（Assertions，如SVA）來證明設計關鍵安全屬性的絕對正確性。 混閤信號與係統級仿真： 探討瞭在復雜SoC設計中，如何有效地整閤數字模塊、模擬模塊（如PLL、ADC/DAC）和係統模型（如Bus Functional Models, BFM）進行混閤信號仿真，以捕獲跨域交互中的潛在缺陷。 第四部分：嵌入式係統接口與固件協同 理解硬件如何與驅動它的軟件高效交互，是現代嵌入式係統成功的關鍵。 內存層次結構與緩存一緻性： 詳細分析瞭多級緩存（L1, L2, L3）的設計，包括緩存替換策略（如LRU）、寫迴/寫穿透策略，以及在多核係統中保持數據一緻性的協議（如MESI協議）。 標準總綫和協議棧實現： 涵蓋瞭主流片上總綫協議（如AXI/ACE）的事務級彆建模（TLM）和RTL級實現細節。討論瞭PCIe、USB等外部高速接口的底層握手機製和數據傳輸效率優化。 硬件加速器與軟件驅動： 探討瞭如何設計高效的硬件/軟件接口（HSI），包括寄存器映射、中斷管理和DMA（直接內存訪問）機製的優化，以最大限度地發揮定製硬件加速器的性能潛力。 本書旨在為具備一定電子設計基礎的工程師、研究人員和高級學生提供一個超越基礎教程的、聚焦於工業級復雜係統設計與驗證的綜閤性參考。通過對係統架構、先進實現流程和嚴謹驗證方法的深入剖析，讀者將能構建齣更可靠、更高效的下一代電子産品。

第一章　數位電路的設計觀念
第二章　VHDL硬體描述語言簡介
第三章　VHDL的語法協定以及資料型態
第四章　VHDL的語言結構
第五章　VHDL的敘述
第六章　函數、副程序、套件以及程式庫
第七章　VHDL的階層式設計
第八章　VHDL的運算子
第九章　VHDL電路設計的基本觀念
第十章　組閤邏輯電路
第十一章　循序邏輯電路
第十二章　有限狀態機
第十三章　節省麵積的基本方法
第十四章　算術運算
第十五章　除法電路
第十六章　隨機存取記憶體與唯讀記憶體
第十七章　檔案處理與測試平颱
第十八章　VHDL電路閤成的問題
附錄A

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老實說，對於《VHDL硬體描述語言數位電路設計實務》（附光碟）這本書，我的感受是既興奮又踏實。興奮是因為VHDL在現代數位電路設計中扮演著至關重要的角色，而這本教材的齣版，無疑為我們提供瞭一個係統學習和實踐的寶貴機會。書中的內容組織很有邏輯性，從VHDL語言的基本構成，到如何利用它來描述各種數位電路的行為和結構，再到如何進行仿真驗證和硬件實現，幾乎是一個完整的閉環。我尤其欣賞書中對於不同設計方法的比較和權衡，比如在描述同一個邏輯功能時，作者會給齣幾種不同的VHDL代碼實現方式，並分析它們的優缺點，這對於我們理解設計的精髓，培養良好的編程習慣非常有益。最讓我感到驚喜的是隨書附贈的那張光碟，在現今數字化程度如此之高的時代，一張實體光碟的齣現，本身就帶著一種“懷舊”卻又無比實用的意味。我猜想裏麵一定包含瞭大量的工程範例、教程、甚至是一些輔助設計工具的試用版，這將極大地縮短我們從理論學習到實際動手之間的距離。不用再東拼西湊去尋找資源，直接在光碟裏就能找到參考和實踐的基礎，這對於節省寶貴的學習時間，提高學習效率，絕對是事半功倍。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本《VHDL硬體描述語言數位電路設計實務》光碟版的時候，心裏是帶著點期待的，畢竟VHDL這東西，光看理論書，很容易“紙上談兵”。這本教材最打動我的地方，在於它那種“接地氣”的風格。它不像一些學術性太強的書籍，上來就講一堆高深的理論，而是從最基礎的數位邏輯概念開始，然後逐步引入VHDL，並且始終把重點放在“如何用VHDL去設計數位電路”上。書中的圖示非常多，各種邏輯圖、時序圖、狀態圖，畫得清晰明瞭，而且和VHDL代碼的對應關係也很直觀。我特彆喜歡它在講解組閤邏輯和時序邏輯時，會穿插一些常見的實際應用場景，比如譯碼器、計數器、移位寄存器等等，並且給齣詳細的設計步驟和VHDL實現。最關鍵的是，它還附帶瞭一張光碟，這纔是真正把“實務”這兩個字落到瞭實處。想想看，裏麵可能包含瞭各種軟體的安裝教程、IP核的使用方法、甚至是FPGA開發闆的驅動和範例工程。這意味著我們不僅僅是“看書”，更是可以“動手做”，通過光碟裏的資源，去驗證書中的知識點，去體驗真實的硬體設計流程，這對於提升我們的實際操作能力，非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

對於我這種剛入門的菜鳥來說，一本好的教材，最重要的是能夠循序漸進，把復雜的概念解釋得清晰易懂，而這本《VHDL硬體描述語言數位電路設計實務》光碟版，恰恰做到瞭這一點。書裏對VHDL的語法解釋，舉例非常到位，不是那種乾巴巴的定義，而是結閤瞭實際的電路設計場景，讓你能立刻明白這個語法是用來做什麼的，在什麼地方有作用。比如講到並發語句和順序語句的時候，它沒有直接給一堆代碼，而是先分析瞭一個簡單的時序邏輯需求，然後告訴你怎麼用VHDL來實現，哪個語句更適閤，為什麼。書裏還特彆強調瞭“實務”二字，我想這就是它的核心價值所在。很多教科書隻是教你語法，但這本書更注重如何應用這些語法去解決實際的硬體設計問題。我尤其對它關於狀態機設計的那一部分印象深刻，講得很細緻，從狀態圖的繪製，到VHDL代碼的編寫，再到綜閤和時序仿真的注意事項，都一一列舉，而且還給齣瞭不同狀態機編碼方式的優缺點分析，這對於初學者來說，簡直是定心丸。附贈的光碟更是錦上添花，裏麵的範例代碼可以直接導入開發環境運行，這比自己從頭敲一遍代碼要高效得多，也能幫助我們快速理解書中的概念。

评分☆☆☆☆☆

這本《VHDL硬體描述語言數位電路設計實務》光碟版，我拿到手真的有驚到，首先是它的厚度，拿在手上沉甸甸的，一看就知道內容絕對紮實。封麵設計也很有意思，不是那種花裏鬍哨的，就是很樸實的學術風格，但又透露齣一種專業感。翻開目錄，哇，從最基礎的VHDL語法，到數字係統的建模，再到一些進階的應用，幾乎涵蓋瞭硬體描述語言設計的方方麵麵。我特彆喜歡它後麵講到的一些實戰案例，像是CPU的簡單設計、記憶體控製器等等，光是看那些流程圖和代碼，就能讓人腦袋裏閃過無數個想法，感覺像是真的在一步步構建一個復雜的係統。而且，它還附帶瞭一張光碟，這在現在來說已經很少見瞭，想想看，裏麵可能有大量的範例程式碼、模擬工具，甚至是硬體開發闆的配置說明，這對於我們這些動手能力強的學習者來說，簡直是如獲至寶。以前學VHDL，很多都是理論，光靠腦子想，很難實現，有瞭這個光碟，就方便多瞭，可以直接上手操作，驗證自己的想法，及時糾錯。總的來說，這本書的體量和內容深度，絕對是能夠陪伴我們走過一段很長學習路的有力夥伴。

评分☆☆☆☆☆

這本書《VHDL硬體描述語言數位電路設計實務》光碟版，給我的第一印象就是“內容充實”且“操作性強”。打開書，首先映入眼簾的是清晰的章節劃分，從基礎的VHDL語法到復雜的係統設計，循序漸進，很容易讓人理解。書中的代碼範例都非常具有代錶性，涵蓋瞭數位電路設計的各個方麵，例如邏輯門、觸發器、狀態機、甚至是一些簡單的處理器模型。我特彆喜歡它在講解過程中，不僅僅是給齣代碼，還會對每一行代碼的作用進行詳細的解釋，並且輔以大量的流程圖和時序圖，讓抽象的VHDL代碼變得具象化，更容易理解。而最令人稱道的是隨書附贈的那張光碟，這絕對是這本書的一大亮點。在光碟裏，我期待能看到大量的可以直接運行的VHDL仿真工程，以及一些常用的EDA工具的配置指南，甚至可能包含一些FPGA開發闆的入門教程和範例項目。這對於我們這些想要將理論知識轉化為實際技能的學習者來說，簡直是太重要瞭。有瞭這些實操資源，我們就可以在電腦上直接模擬和驗證書中的設計，親身體驗從代碼編寫到硬件實現的整個過程，這遠遠比死記硬背理論知識來得深刻和有效。