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211千字
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2024-07-01
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主编推荐语
一本深入解读基础算法及其电路设计。
内容简介
任何芯片（如WiFi芯片、5G芯片、AI芯片、多媒体处理芯片等）都是由四则运算器、滤波器、特殊信号发生器等基本算法电路构成的，熟练掌握这些基本算法电路是实现复杂算法电路的基础。忽视基本算法及其电路设计而谈论复杂算法电路，无异于痴人说梦。
本书力求从算法、芯片设计、软件开发等多个角度解读基础算法电路的设计，涵盖了溢出保护、有符号运算、浮点运算、位宽确定等运算电路基础知识，以及除法器、信号发生器、滤波器、小数分频器等常用基本算法电路的Matlab建模和RTL设计，可帮助数字IC设计者掌握常用算法设计思路、工具和流程，从根本上提高设计基本算法电路和复杂算法电路的能力。
目录
- 版权信息
- 序
- 前言
- 第1章 芯片算法与数字电路设计
- 1.1 芯片研发的流程
- 1.1.1 芯片公司的分类
- 1.1.2 芯片设计流程
- 1.2 芯片数字电路设计与算法的关系
- 1.2.1 预研阶段
- 1.2.2 系统架构确定阶段
- 1.2.3 实际电路设计阶段
- 1.3 芯片验证与算法的关系
- 1.3.1 普通验证
- 1.3.2 算法验证
- 1.4 算法工具和数字开发工具
- 1.5 数字开发工程师掌握算法知识的必要性
- 1.5.1 算法的具象化
- 1.5.2 算法的定点化
- 第2章 数字电路设计的算法基础
- 2.1 电路中有符号数的表示
- 2.1.1 无符号的信号对应的实体电路
- 2.1.2 有符号的信号对应的实体电路
- 2.1.3 补码罗盘
- 2.1.4 补码的优势
- 2.2 信号位宽
- 2.2.1 无符号整数信号的位宽
- 2.2.2 无符号浮点信号的位宽
- 2.2.3 有符号信号的位宽
- 2.2.4 特殊取值范围的位宽处理
- 2.2.5 MSB和LSB
- 2.2.6 信号的范围和精度
- 2.2.7 信号变化范围的确定
- 2.2.8 运算结果的位宽
- 2.3 溢出保护
- 2.3.1 什么是溢出
- 2.3.2 是否需要溢出保护
- 2.3.3 无符号信号的溢出保护
- 2.3.4 有符号信号的溢出保护
- 2.4 截位与四舍五入
- 2.4.1 截位的数学本质
- 2.4.2 四舍五入的设计方法
- 2.5 浮点数在电路中的定点化
- 2.6 signed声明和注意事项
- 2.7 从算法到RTL实现的转化流程
- 第3章 加法电路设计
- 3.1 实现加法器的方法
- 3.2 全加器的实现
- 3.3 超前进位加法器的实现
- 3.4 逻辑优化和面积对比
- 3.5 浮点数加法的电路实现
- 3.6 有符号数加法的电路实现
- 第4章 乘法电路设计
- 4.1 用综合器实现乘法电路
- 4.2 基于加法迭代的乘法电路
- 4.3 基于CORDIC的乘法电路
- 4.3.1 CORDIC原理
- 4.3.2 线性坐标系对CORDIC通式的简化
- 4.3.3 线性坐标系旋转模式下的CORDIC运算
- 4.3.4 算法建模
- 4.3.5 电路实现
- 4.4 不同实现方式的面积与性能比较
- 4.5 浮点乘法的电路实现
- 4.6 有符号数乘法的电路实现
- 第5章 除法电路设计
- 5.1 用综合器实现除法电路
- 5.2 线性迭代除法电路
- 5.2.1 算法建模
- 5.2.2 电路实现
- 5.3 基于CORDIC的除法电路
- 5.3.1 线性坐标系向量模式下的CORDIC运算
- 5.3.2 算法建模
- 5.3.3 电路实现
- 5.4 不同实现方式的面积与性能比较
- 5.5 复数除法电路
- 5.5.1 复数的原理和应用
- 5.5.2 复数除法方案
- 5.5.3 电路实现
- 第6章 常用数字信号处理电路设计
- 6.1 基于CORDIC的正余弦波发生器
- 6.1.1 圆坐标系对CORDIC通式的简化
- 6.1.2 圆坐标系旋转模式下的CORDIC运算
- 6.1.3 算法建模
- 6.1.4 电路实现
- 6.2 基于查表法的正余弦波发生器
- 6.2.1 查表法的优缺点
- 6.2.2 查表数据的构造以及用脚本生成Verilog格式的方法
- 6.2.3 查表法结构设计
- 6.2.4 查表法与CORDIC法的面积对比
- 6.2.5 查表法对算法电路设计的启示
- 6.3 反正切运算电路
- 6.3.1 圆坐标系向量模式下的CORDIC运算
- 6.3.2 算法建模
- 6.3.3 电路实现
- 6.4 复数求模电路
- 6.4.1 算法原理
- 6.4.2 算法建模
- 6.4.3 电路实现
- 第7章 滤波器基础概念
- 7.1 频率和相位
- 7.2 信息的传递方式
- 7.3 带宽
- 7.4 滤波器的作用
- 7.5 滤波器的功能类型
- 7.6 滤波器关注的指标
- 7.7 滤波器的响应特性
- 7.8 滤波器的结构类型
- 7.9 FIR滤波器的结构
- 7.10 系统函数
- 7.11 一拍延迟对应的Z变换
- 7.12 在已知频域响应的前提下求FIR的抽头系数
- 7.13 相移滤波和频谱奇对称
- 7.14 频谱复制情况下的抽头
- 7.15 使用频域扫描方式获取滤波器抽头的应用场景
- 第8章 滤波器电路设计
- 8.1 低通滤波器
- 8.1.1 滤波器设计工具
- 8.1.2 设计命题说明
- 8.1.3 抽头个数和数值的确定
- 8.1.4 自动生成滤波器电路
- 8.1.5 手工编写滤波器电路
- 8.1.6 低通滤波器的验证
- 8.2 高通滤波器
- 8.2.1 抽头个数和数值的确定
- 8.2.2 电路实现与验证
- 第9章 ΣΔADC电路设计
- 9.1 ADC概述
- 9.1.1 ADC的本质
- 9.1.2 ADC的性能指标
- 9.1.3 ADC的参考电压
- 9.1.4 ADC的符号
- 9.2 ΣΔADC的组成
- 9.3 简单ΣΔ结构及其特征
- 9.4 复杂ΣΔ结构
- 9.4.1 高阶噪声滤波与一阶噪声滤波的性能比较
- 9.4.2 Mash1-1-1结构
- 9.4.3 Mash2-1-1结构
- 9.4.4 ΣΔ结构的算法建模
- 9.5 抽取滤波器概述
- 9.6 题设
- 9.7 滤波器的性能指标
- 9.8 CIC滤波器
- 9.8.1 滤波器结构
- 9.8.2 算法建模
- 9.8.3 电路实现
- 9.9 CIC补偿滤波器
- 9.9.1 算法建模
- 9.9.2 电路实现
- 9.10 半带滤波器
- 9.10.1 算法建模
- 9.10.2 电路实现
- 9.11 用CSD方法进行抽头乘法运算
- 9.12 抽取滤波的整体效果
- 第10章 锁相环小数倍分频器的电路设计
- 10.1 锁相环的基本结构
- 10.2 对ΣΔ结构的改进
- 10.3 电路实现与验证
- 第11章 CRC校验电路设计
- 11.1 校验技术概述
- 11.2 CRC校验原理
- 11.3 常用的生成多项式
- 11.4 用MATLAB计算CRC校验信息
- 11.5 CRC的电路实现
- 11.6 CRC电路实现与CRC原理
- 11.7 校准结果的验收
- 11.8 CRC的应用
- 第12章 IEEE754浮点运算单元的设计
- 12.1 用数字硬件实现IEEE754浮点运算的意义
- 12.2 IEEE754的协议格式
- 12.3 IEEE754表示法中的特例
- 12.3.1 表示0的方法
- 12.3.2 表示无穷大的方法
- 12.4 IEEE754浮点运算单元的结构
- 12.5 IEEE754解析器的设计
- 12.6 加减法处理单元的设计
- 12.7 乘法处理单元的设计
- 12.8 除法处理单元的设计
- 12.9 乘除法结构的改进措施
- 12.10 APB接口设计
- 12.11 模块顶层设计
- 12.12 浮点运算单元的软件验证和性能对比
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出版方
机械工业出版社
机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。
