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第1章 硅晶体管和集成技术1

1.1半导体硅和PN结1

1.2硅晶体管3

1.3逻辑门和互补式晶体管5

1.4集成电路制造技术7

第2章 数据处理和逻辑设计10

2.1数字数据10

2.2数据处理11

2.3数据运算与组合电路11

2.4记忆功能和寄存器14

2.5算法和同步电路16

2.6建立时间和保持时间18

2.7集成电路设计流程20

第3章 Verilog硬件描述语言简介26

3.1逻辑仿真26

3.2用Verilog描述逻辑设计和逻辑验证27

3.3模块和端口31

3.4常量数据32

3.5算术运算和逻辑运算33

3.6 wire变量与assign指令34

3.7 reg变量和initial及always程序块36

3.8 reg变量与RTL设计37

3.9阻塞性和非阻塞性指令39

3.10流程控制40

3.11 function和task42

3.12预处理指令、系统任务及注释43

3.13 parameter和参数化模块44

第4章 微架构设计46

4.1模块面积和逻辑门数46

4.2数据吞吐率和延滞时间48

4.3功耗48

4.4基本组合运算50

4.5延迟时间的优化50

4.6负数运算52

4.7流水线53

4.8跨时钟域电路55

4.9时钟门控58

第5章 有限状态机61

5.1时序逻辑和状态机61

5.2状态机的RTL代码63

5.3状态机的设计65

5.4独热编码67

5.5控制路径和数据路径68

5.6状态机的阶层化设计71

5.7状态机的稳健性73

5.8寄存器的复位77

5.9未知值扩散与寄存器的初始化81

第6章 先入先出缓存85

6.1 FIFO的功能和用途85

6.2基本FIFO的架构87

6.3基本FIFO的RTL代码89

6.4基本FIFO的逻辑验证91

6.5 FIFO空满状况信号的寄存输出98

6.6任意深度的FIFO99

6.7 FIFO数据的寄存输入和寄存输出103

6.8格雷码109

6.9异步FIFO111

6.10 FIFO的流量控制方式和其他117

第7章 存储器120

7.1 SRAM的基本原理120

7.2同步SRAM123

7.3存储器编译器124

7.4存储器内建自测试125

7.5多端口SRAM127

7.6 SRAM行为模型129

7.7 SRAM软错误132

7.8 TCAM133

7.9 DRAM136

7.9.1 DRAM存储单元136

7.9.2 SDRAM基本架构137

7.9.3 SDRAM的控制信号138

7.9.4 SDRAM时序参数140

7.9.5 SDRAM控制器142

第8章 系统总线和芯片总线144

8.1系统芯片和总线144

8.2总线的层次架构145

8.3总线的拓扑结构147

8.4 APB总线149

8.5 AHB总线151

8.6 WISHBONE总线153

8.7 AXI总线155

8.8总线寄存器层158

8.8.1 PIO和DMA158

8.8.2数据的大小端顺序159

8.8.3被控寄存器的种类161

8.8.4直接地址和间接地址162

8.9 JTAG接口162

8.10 I2C总线166

8.11 PCI168

8.11.1 PCI总线的基本结构168

8.11.2 PCI功能块的配置170

8.11.3 PCI的总线事务171

8.11.4 CPU中断172

8.12 PCI Express174

8.12.1 PCIe总线的基本结构174

8.12.2 PCIe总线的软件兼容性174

8.12.3 PCIe交换器175

8.12.4 PCIe总线的通信协议176

第9章 视频流媒体转换器178

9.1 Vimer的架构178

9.2视频预处理179

9.3离散余弦变换181

9.4量子化和可变长编码183

9.5 MPEG和RTP编码器184

9.6网络包缓存185

9.7以太网接入控制185

9.8 Vimer芯片的内核和外围186

9.9逻辑仿真和硬件仿真188

附录A扩展汉明检错纠错码189

A.1存储器检错纠错的基本流程189

A.2二元域分组码190

A.3线性分组码和生成矩阵190

A.4使用逆向行和列顺序的生成矩阵190

A.5汉明距离和最小距离191

A.6差错症状和ECC解码191

A.7汉明码及其生成矩阵192

A.8扩展汉明码193

A.9扩展汉明码的应用程序194

附录B循环冗余校验码195

B.1多项式码195

B.2循环码196

B.3系统多项式码197

B.4短缩循环码197

B.5线性反馈移位寄存器198

B.6系统多项式码的并行运算200

附录C使用开源软件的逻辑设计和仿真环境203

C.1Cygwin203

C.2文本编辑器205

C.3 Verilog语言模式205

C.4 Icarus Verilog和GTKWave207

C.5脚本语言208

参考文献210