微电子与集成电路设计系列规划教材 SoC设计方法与实现 第3版
作者：郭炜，魏继增，郭筝等编著
出版时间：2017年版
丛编项： 微电子与集成电路设计系列规划教材
内容简介
　　本书是普通高等教育十一五”国家级规划教材、普通高等教育精品教材。本书结合SoC设计的整体流程，对SoC设计方法学及如何实现进行了全面介绍。全书共15章，主要内容包括：SoC设计绪论、SoC设计流程、SoC设计与EDA工具、SoC系统结构设计、IP复用的设计方法、RTL代码编写指南、同步电路设计及其与异步信号交互的问题、综合策略与静态时序分析方法、SoC功能验证、可测性设计、低功耗设计、后端设计、SoC中数模混合信号IP的设计与集成、I/O环的设计和芯片封装、课程设计与实验。书中不仅融入了很多来自于工业界的实践经验，还介绍了SoC设计领域的*新成果，可以帮助读者掌握工业化的解决方案，使读者能够及时了解SoC设计方法的*新进展。本书提供中英文电子课件。
目录
目 录
第1章 SoC设计绪论/t1
1．1 微电子技术概述/t1
1．1．1 集成电路的发展/t1
1．1．2 集成电路产业分工/t2
1．2 SoC概述/t3
1．2．1 什么是SoC/t3
1．2．2 SoC的优势/t4
1．3 SoC设计的发展趋势及面临的
挑战/t5
1．3．1 SoC设计技术的发展与挑战/t5
1．3．2 SoC设计方法的发展与挑战/t10
1．3．3 未来的SoC/t12
本章参考文献/t12
第2章 SoC设计流程/t13
2．1 软硬件协同设计/t13
2．1．1 软硬件协同设计方法/t13
2．2 基于标准单元的SoC设计流程/t15
2．3 基于FPGA的SoC设计流程/t19
2．3．1 FPGA的结构/t20
2．3．2 基于FPGA的设计流程/t23
本章参考文献/t27
第3章 SoC设计与EDA工具/t28
3．1 电子系统级设计与工具/t28
3．2 验证的分类及相关工具/t28
3．2．1 验证方法的分类/t29
3．2．2 动态验证及相关工具/t29
3．2．3 静态验证及相关工具/t30
3．3 逻辑综合及综合工具/t31
3．3．1 EDA工具的综合流程/t32
3．3．2 EDA工具的综合策略/t32
3．3．3 优化策略/t32
3．3．4 常用的逻辑综合工具/t33
3．4 可测性设计与工具/t33
3．4．1 测试和验证的区别/t33
3．4．2 常用的可测性设计/t33
3．5 布局布线与工具/t36
3．5．1 EDA工具的布局布线流程/t36
3．5．2 布局布线工具的发展趋势/t36
3．6 物理验证及参数提取与相关的
工具/t36
3．6．1 物理验证的分类/t37
3．6．2 参数提取/t37
3．7 著名EDA公司与工具介绍/t39
3．8 EDA工具的发展趋势/t40
本章参考文献/t41
第4章 SoC系统结构设计/t42
4．1 SoC系统结构设计的总体目标
与各个阶段/t42
4．1．1 功能设计阶段/t43
4．1．2 应用驱动的系统结构设计
阶段/t43
4．1．3 平台导向的系统结构设计
阶段/t43
4．2 SoC中常用的处理器/t43
4．2．1 通用处理器/t44
4．2．2 处理器的选择/t45
4．3 SoC中常用的总线/t45
4．3．1 AMBA总线/t46
4．3．2 CoreConnect总线/t47
4．3．3 Wishbone总线/t48
4．3．4 开放核协议/t48
4．3．5 复杂的片上总线结构/t49
4．4 SoC中典型的存储器/t50
4．4．1 存储器分类/t50
4．4．2 静态随机存储器SRAM/t51
4．4．3 动态随机存储器DRAM/t52
4．4．4 闪存Flash/t54
4．4．5 新型存储器/t54
4．5 多核SoC的系统结构设计/t57
4．5．1 可用的并发性/t57
4．5．2 多核SoC设计中的系统
结构选择/t57
4．5．3 多核SoC的性能评价/t59
4．5．4 几种典型的多核SoC系统
结构/t60
4．6 SoC中的软件结构/t62
4．7 电子系统级（ESL）设计/t64
4．7．1 ESL发展的背景/t64
4．7．2 ESL设计基本概念/t65
4．7．3 ESL设计的流程/t66
4．7．4 ESL设计的特点/t67
4．7．5 ESL设计的核心――事务级
建模/t69
4．7．6 事务级建模语言简介及设计
实例/t78
4．7．7 ESL设计的挑战/t91
本章参考文献/t91
第5章 IP复用的设计方法/t92
5．1 IP的基本概念和IP分类/t92
5．2 IP设计流程/t94
5．2．1 设计目标/t94
5．2．2 设计流程/t94
5．3 IP的验证/t99
5．4 IP核的选择/t100
5．5 IP市场/t101
5．6 IP复用技术面临的挑战/t103
5．7 IP标准组织/t104
5．8 基于平台的SoC设计方法/t105
5．8．1 平台的组成与分类/t106
5．8．2 基于平台的SoC设计方法
流程与特点/t106
5．8．3 基于平台的设计实例/t107
本章参考文献/t108
第6章 RTL代码编写指南/t109
6．1 编写RTL代码之前的准备/t109
6．1．1 与团队共同讨论设计中
的问题/t109
6．1．2 根据芯片架构准备设计
说明书/t109
6．1．3 总线设计的考虑/t110
6．1．4 模块的划分/t110
6．1．5 对时钟的处理/t113
6．1．6 IP的选择及设计复用的
考虑/t113
6．1．7 对可测性的考虑/t114
6．1．8 对芯片速度的考虑/t115
6．1．9 对布线的考虑/t115
6．2 可综合RTL代码编写指南/t115
6．2．1 可综合RTL代码的编写
准则/t115
6．2．2 利用综合进行代码质量
检查/t118
6．3 调用Synopsys DesignWare来
优化设计/t119
本章参考文献/t120
第7章 同步电路设计及其与异步信号
交互的问题/t121
7．1 同步电路设计/t121
7．1．1 同步电路的定义/t121
7．1．2 同步电路的时序收敛问题/t121
7．1．3 同步电路设计的优点与
缺陷/t122
7．2 全异步电路设计/t123
7．2．1 异步电路设计的基本原理/t123
7．2．2 异步电路设计的优点与缺点/t125
7．3 异步信号与同步电路交互的
问题及其解决方法/t125
7．3．1 亚稳态/t126
7．3．2 异步控制信号的同步及其
RTL实现/t129
7．3．3 异步时钟域的数据同步
及其RTL实现/t133
7．4 SoC设计中的时钟规划策略/t137
本章参考文献/t138
第8章 综合策略与静态时序分析
方法/t139
8．1 逻辑综合/t139
8．1．1 流程介绍/t139
8．1．2 SoC设计中常用的综合
策略/t141
8．2 物理综合的概念/t142
8．2．1 物理综合的产生背景/t142
8．2．2 操作模式/t143
8．3 实例――用Synopsys的工具
Design Compiler (DC)进行逻
辑综合/t144
8．3．1 指定库文件/t144
8．3．2 读入设计/t145
8．3．3 定义工作环境/t145
8．3．4 设置约束条件/t146
8．3．5 设定综合优化策略/t148
8．3．6 设计脚本举例/t148
8．4 静态时序分析/t150
8．4．1 基本概念/t150
8．4．2 实例――用Synopsys的工具
PrimeTime进行时序分析/t153
8．5 统计静态时序分析/t159
8．5．1 传统的时序分析的局限/t160
8．5．2 统计静态时序分析的概念/t160
8．5．3 统计静态时序分析的步骤/t161
本章参考文献/t161
第9章 SoC功能验证/t162
9．1 功能验证概述/t162
9．1．1 功能验证的概念/t162
9．1．2 SoC功能验证的问题/t163
9．1．3 SoC功能验证的发展趋势/t163
9．2 功能验证方法与验证规划/t163
9．3 系统级功能验证/t165
9．3．1 系统级的功能验证/t165
9．3．2 软硬件协同验证/t167
9．4 仿真验证自动化/t168
9．4．1 激励的生成/t169
9．4．2 响应的检查/t170
9．4．3 覆盖率的检测/t170
9．5 基于断言的验证/t171
9．5．1 断言语言/t173
9．5．2 基于断言的验证/t174
9．5．3 断言的其他用途/t175
9．6 UVM验证方法学/t176
本章参考文献/t179
第10章 可测性设计/t180
10．1 集成电路测试概述/t180
10．1．1 测试的概念和原理/t180
10．1．2 测试及测试矢量的分类/t180
10．1．3 自动测试设备/t181
10．2 故障建模及ATPG原理/t182
10．2．1 故障建模的基本概念/t182
10．2．2 常见故障模型/t182
10．2．3 ATPG基本原理/t185
10．2．4 ATPG的工作原理/t185
10．2．5 ATPG工具的使用步骤/t186
10．3 可测性设计基础/t186
10．3．1 可测性的概念/t186
10．3．2 可测性设计的优势和
不足/t188
10．4 扫描测试（SCAN）/t188
10．4．1 基于故障模型的可测性/t188
10．4．2 扫描测试的基本概念/t189
10．4．3 扫描测试原理/t190
10．4．4 扫描设计规则/t192
10．4．5 扫描测试的可测性设计
流程及相关EDA工具/t193
10．5 存储器的内建自测/t194
10．5．1 存储器测试的必要性/t194
10．5．2 存储器测试方法/t195
10．5．3 BIST的基本概念/t196
10．5．4 存储器的测试算法/t197
10．5．5 BIST模块在设计中的
集成/t199
10．6 边界扫描测试/t201
10．6．1 边界扫描测试原理/t201
10．6．2 IEEE 1149．1标准/t201
10．6．3 边界扫描测试策略和
相关工具/t205
10．7 其他DFT技术/t205
10．7．1 微处理器核的可测性
设计/t205
10．7．2 Logic BIST/t207
10．8 DFT技术在SoC中的应用/t208
10．8．1 模块级的DFT技术/t208
10．8．2 SoC中的DFT应用/t209
本章参考文献/t210
第11章 低功耗设计/t211
11．1 为什么需要低功耗设计/t211
11．2 功耗的类型/t212
11．3 低功耗设计方法/t216
11．4 低功耗技术/t217
11．4．1 静态低功耗技术/t217
11．4．2 动态低功耗技术/t219
11．4．3 门级优化技术/t222
11．4．4 低功耗SoC系统的
动态管理/t225
11．4．5 低功耗SoC设计技术的
综合考虑/t226
11．5 低功耗分析和工具/t226
11．6 UPF及低功耗设计实现/t227
11．6．1 基于UPF的设计流程/t228
11．6．2 UPF功耗描述文件举例/t228
11．7 低功耗设计趋势/t229
本章参考文献/t230
第12章 后端设计/t231
12．1 时钟树综合/t231
12．2 布局规划/t235
12．3 布线/t237
12．4 ECO技术/t239
12．5 功耗分析/t240
12．6 信号完整性的考虑/t241
12．6．1 信号完整性的挑战/t241
12．6．2 压降和电迁移/t243
12．6．3 信号完整性问题的预防、
分析和修正/t244
12．7 物理验证/t245
12．8 可制造性设计/面向良品率
的设计/t246
12．8．1 DFM/DFY的基本概念/t246
12．8．2 DFM/DFY方法/t247
12．8．3 典型的DFM/DFY问题
及解决方法/t247
12．8．4 DFM/DFY技术的发展
趋势/t250
12．9 后端设计技术的发展趋势/t250
本章参考文献/t251
第13章 SoC中数模混合信号IP的
设计与集成/t252
13．1 SoC中的数模混合信号IP/t252
13．2 数模混合信号 IP的设计
流程/t252
13．3 基于SoC复用的数模混合
信号（AMS）IP包/t254
13．4 数模混合信号（AMS）IP
的设计及集成要点/t254
13．4．1 接口信号/t254
13．4．2 模拟与数字部分的整体
布局/t255
13．4．3 电平转换器的设计/t255
13．4．4 电源的布局与规划/t256
13．4．5 电源/地线上跳动噪声
的消除/t257
13．4．6 其他方面的考虑/t257
13．5 数模混合IP在SoC设计中
存在的问题和挑战/t258
13．6 SoC混合集成的新趋势/t258
本章参考文献/t261
第14章 I/O环的设计和芯片封装/t262
14．1 I/O单元介绍/t262
14．2 高速I/O的噪声影响/t262
14．3 静电保护/t263
14．3．1 ESD的模型及相应的
测试方法/t264
14．3．2 ESD保护电路的设计/t266
14．4 I/O环的设计/t269
14．4．1 考虑对芯片的尺寸的
影响/t269
14．4．2 考虑对芯片封装的影响/t270
14．4．3 考虑对噪声的影响/t271
14．4．4 考虑对芯片ESD的影响/t271
14．5 SoC芯片封装/t271
14．5．1 微电子封装的功能/t271
14．5．2 微电子封装的发展趋势/t272
14．5．3 当前的封装技术/t272
14．5．4 封装技术发展的驱动力/t274
本章参考文献/t275
第15章 课程设计/t276
15．1 基于ESL设计方法的Motion-
JPEG视频解码器设计/t276
15．1．1 实验内容/t276
15．1．2 实验准备工作/t277
15．1．3 SoCLib ESL仿真平台及
MJPEG解码流程的介绍/t279
15．1．4 实验1 构建基于SoCLib
的单核SoC/t280
15．1．5 实验2 构建基于SoCLib
的MPSoC/t287
15．1．6 实验3 系统软件开发――
嵌入式操作系统及设备驱
动设计/t293
15．1．7 实验4 面向MJPEG解码
的MPSoC系统优化/t294
15．2 实验――基于ARM7TDMI
处理器的SoC设计/t296
15．2．1 任务目标/t296
15．2．2 设计参考/t296
15．2．3 建议使用的EDA工具/t297
15．2．4 基本SoC设计方案/t297
15．2．5 实验要求/t299
15．3 项目进度管理/t299
15．3．1 项目任务与进度阶段/t299
15．3．2 进度的管理/t300
本章参考文献/t306
附录A Pthread多线程编程接口/t307
附录B SoCLib系统支持包/t310


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