数字IC系统设计 - 中国高校教材图书网
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书名： |
数字IC系统设计
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| ISBN： | 7-5606-1567-8 |
条码： | |
| 作者： |
王彬 任艳颖
相关图书
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥22.00
折扣价：￥20.90
折扣：0.95
节省了1.1元
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字数： |
341千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 发行编号： | 1858001 |
每包册数： |
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| 出版日期： |
2005-09-01 |
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| 内容简介： |
IC设计是一个实践性很强的行业。IC设计师经常发现，书本上学到的东西，和实践往往有一定的距离。
本书结合最先进的工具和设计方法，针对IC系统设计中几个重要的专题进行了较为深入的讨论。
全书共分9章。第1章概述了IC设计流程及常用EDA工具；第2章介绍了算法及架构设计，对数字信号处理算法的开发、AMBA片上总线、SystemC设计语言进行了概述；第3章对RTL设计中的一些重要问题进行了说明，并给出了HDL设计指南；第4章对逻辑综合库进行了深入讲解，这是理解逻辑综合和静态时序分析的基础；第5章介绍了高级综合技术，包括自动芯片综合和物理综合；第6章对可测性设计进行了较深入阐述；第7章讲解了静态时序分析的一些重要专题；第8章介绍了实际中的形式验证技术；第9章对低功耗设计技术进行了讨论。
本书主要针对IC设计人员，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
第1章 IC系统设计概述 1
1.1 IC系统组成概述 1
1.2 IC系统设计概述 6
1.2.1 系统级设计 7
1.2.2 电路/逻辑设计 9
1.2.3 物理设计 11
1.3 IC系统验证分析概述 13
1.3.1 仿真 13
1.3.2 静态时序分析 15
1.3.3 功耗分析 15
1.3.4 形式验证 16
1.3.5 物理验证(DRC/LVS) 17
1.3.6 信号完整性分析 18
1.3.7 基于FPGA的验证 19
1.3.8 测试 20
1.4 IC系统设计的现状 21
第2章 系统设计——算法与架构 22
2.1 算法设计 23
2.1.1 算法设计基础 23
2.1.2 数字信号处理(DSP)算法综述 27
2.1.3 DSP算法的描述 31
2.2 IC系统架构设计 31
2.2.1 SOC架构 33
2.2.2 AHB总线 36
2.3 基于SystemC的IC系统设计 40
2.3.1 基于SystemC的设计流程 41
2.3.2 SystemC的数据类型 43
2.3.3 SystemC建模基础 44
2.3.4 利用SystemC进行系统建模的流程 48
2.4 系统设计工具SPW简介 54
第3章 数字IC系统的逻辑设计——RTL实现 56
3.1 RTL设计基础 56
3.1.1 同步电路设计要求 56
3.1.2 RTL设计步骤 58
3.1.3 复位策略 60
3.1.4 状态机的设计 62
3.1.5 多时钟域的处理 67
3.1.6 时钟切换电路 77
3.2 RTL设计指南(Verilog) 78
3.2.1 命名规则 78
3.2.2 设计风格 79
第4章 数字IC系统逻辑设计基础 90
4.1 数字IC系统基础： 晶体管、反相器、寄存器 90
4.1.1 MOS晶体管 90
4.1.2 反相器 92
4.1.3 寄存器 96
4.2 标准单元 98
4.2.1 标准单元的仿真模型基础 98
4.2.2 标准单元的综合模型基础 101
4.2.3 反相器的综合模型 107
4.2.4 寄存器的综合库模型 110
4.3 数据通路的designware实现 120
4.3.1 加法器Dw01-add 122
4.3.2 乘法器Sw02-mult 126
第5章 IC设计中的综合技术 131
5.1 逻辑综合 131
5.1.1 综合策略 131
5.1.2 DC中的重要变量及命令 144
5.2 物理综合 146
第6章 可测性设计 149
6.1 可测性设计综述 149
6.1.1 测试仪 150
6.1.2 故障模型 151
6.1.3 可测试设计方法概述 153
6.1.4 自动测试向量生成 154
6.2 基于扫描路径的可测性设计 155
6.2.1 扫描链基本原理 155
6.2.2 面向扫描测试的RTL设计 159
6.2.3 扫描链的综合 162
6.3 基于JTAG的可测性设计 168
6.3.1 JTAG基础 168
6.3.2 边界扫描的实现 173
6.4 基于BIST的可测性设计 175
6.5 自动测试向量的生成——ATPG 176
第7章 静态时序分析 180
7.1 静态时序分析原理 180
7.2 静态时序分析中时钟的建模 185
7.3 静态时序分析中的常见问题 187
7.3.1 多周期路径的设置 187
7.3.2 DFT模式 189
7.3.3 时钟门控信号的时序分析 191
第8章 形式验证 193
8.1 等价性验证基础 193
8.2 formality脚本 195
8.3 verplex脚本 196
第9章 低功耗设计与功耗分析 198
9.1 IC系统中的功耗 198
9.2 低功耗设计技术综述 200
9.2.1 系统级的低功耗设计 203
9.2.2 RTL级的低功耗设计 207
9.2.3 逻辑级的功耗优化技术 214
9.2.4 电路级的低功耗设计 217
9.2.5 物理级的低功耗设计 217
9.3 功耗分析 217
9.3.1 基于Power Compiler的功耗分析技术 219
9.3.2 基于PrimePower的功耗分析技术 220
附录 版本管理软件CVS 222
参考文献 224
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
IC设计有两个发展趋势： 宏观上，它在向系统级演化，这就是所谓的片上系统（System On a Chip，SOC）；微观上，它已经进入了纳米尺度设计的范畴（某些高端设计已开始采用90纳米及65纳米工艺）。这两种发展趋势大大加剧了IC设计的复杂性，增加了设计风险，并对设计者提出了更高的要求。
为了帮助设计者掌握复杂IC系统的设计方法，掌握最先进的工具和设计流程，应对深亚微米设计中的诸多问题，我们编写了本书，对算法架构设计、RTL设计、综合库、逻辑综合、静态时序分析、可测性设计、形式验证、低功耗设计这些问题进行了深入讨论。如果你已有一定的IC设计经验，渴望进一步提高自己，那么本书将会为你提供直接的帮助。
本书第1章对IC系统设计进行了概述，重点是介绍满足复杂系统设计及深亚微米设计的设计方法，帮助读者掌握先进的设计流程。尽管目前我国大多数工程师还在0.25微米以上的工艺上完成设计，系统规模也不算复杂，但我们必须了解90纳米/65纳米的设计流程是怎么样的，数百万门的设计是如何完成的，因为明天我们也要完成这样的设计。
第2章对算法与架构设计进行了阐述。这里强调了“系统设计”的概念。这是因为现代IC系统的复杂性越来越高，许多芯片都超过百万门，千万门的设计也已出现；基于IP的设计技术越来越成熟，系统级的芯片设计越来越倾向于采用IP集成这种方式。在这种背景下，迫切需要设计者具备系统级设计的能力。本章讨论了算法设计的一般步骤，介绍了常见的片上系统总线，讲解了基于SystemC语言的设计流程。需要说明的是，算法设计与应用密切相联，涵盖的内容极其丰富，因而不可能在一章中进行全面论述。我们只是对最基本的内容进行了介绍，而忽略了其余。MATLAB在算法工程师中应用极广，作为DSP算法的首选开发工具，它拥有很大的用户群。但考虑到市场上MATLAB方面的资料已经很多了，所以本书对此并未进行论述。
第3、4、5章对逻辑设计进行了介绍。
第3章对数字IC系统的RTL设计进行了介绍。我们针对的是具有一定RTL设计经验的读者，因此本章不对HDL语言本身进行说明，而是帮助读者解决在RTL设计中经常碰到的、非常重要的一些问题，例如如何设计复杂的状态机，如何处理设计中的多时钟域等。本章还给出HDL设计指南，以帮助读者确立良好的设计风格，提高书写代码的品位。在写RTL代码时需要考虑到性能、面积、可复用性、易读性、可测性、功耗等诸多因素。这些要求可能是互相矛盾的，因此需要设计者根据需要进行权衡。“运用之妙，存乎一心”。写出高质量的代码并非易事。
大多数数字IC都采用标准单元来实现。如果将IC设计看作是盖房子，那么标准单元相当于砖瓦。好的建筑师要了解砖瓦的特性，好的IC设计师要了解标准单元的特性。第4章对标准单元进行了较为深入的讨论，对反相器与寄存器的结构进行了说明，并对综合库进行了介绍。这部分内容非常重要，是深入了解数字IC系统的前提，也是进行综合、静态时序分析、功耗分析等的前提。在本章的最后，还对数据通路的designware实现进行了说明，以帮助读者深入综合时所用的IP库，以便在实际应用中进行剪裁。
在RTL设计完成后，需要借助逻辑综合工具生成门级网表。在第5章，针对复杂的系统，介绍了自动芯片综合（ACS）的流程；对逻辑综合中一些重要的命令、变量进行了解释，并对实践中经常要用到的一些问题给出了解决方案。
可测性设计是现代IC设计中的重要内容。绝大多数IC系统中都包含了可测性设计。第6章对这一专题进行了较为深入的讨论，介绍了集成电路的各种测试方法，包括扫描链测试、JTAG测试、BIST测试，并分析了常用故障机理和模型。然后针对这几种测试方式，给出了相应的设计流程和脚本。
静态时序分析是IC设计师必备的技能之一。通过静态时序分析，可以检查设计的时序是否满足要求。第7章对这一重要内容进行了讲解，重点是解答设计者在实际工作中经常遇到的一些问题，例如时钟的建模、多周期路径的设置、测试模式的时序分析、时钟门控逻辑的处理等。相信读者在看完这一章后，对于静态时序分析会有更为深入的理解。
第8章介绍了形式验证的流程。在流片前，往往要对网表进行多次修改。这时候，需要依赖形式验证工具来保证RTL设计与网表之间的一致性。形式验证是用数学的方法来完备地验证电路功能与设计规范是否一致，现在已成为标准设计流程的一部分。本章对最常见的形式验证工具verplex及formality的使用进行了介绍。
Intel声称： 功耗问题是决定摩尔定理能否继续适用的惟一因素。由此可见低功耗设计在现代IC系统中的重要性。第9章对低功耗设计这一专题进行了深入讨论，详述了IC系统中各种功耗的成因，阐述了系统级、RTL级、逻辑级、电路级、物理级的低功耗设计技术，并介绍了功耗分析的流程。相信学完本章后，读者会对低功耗设计有一个清晰的了解。
对于IC设计师来说，最宝贵的不是掌握的知识，不是经验，而是永远有好奇心，永远有求知欲。集成电路这个行业真正吸引人的地方在于它的速度。从诞生之初，它就一直遵循着摩尔定理飞速发展，当前最先进的设计技术，可能要不了多久就会落伍。每天都有一些新东西需要被认识，每天都有一些新问题需要被解决，就跟玩过山车一样刺激。愿我们大家都能享受到它的乐趣。
对IC设计者来说，实际经验尤其宝贵。在书中，我们将自己的一些设计经验与读者共享，希望能够为读者提供直接帮助。如果读者对本书有什么建议，请发送邮件到algor_ren@sohu.com，以利于我们改进自己的工作。
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