VHDL语言是一种主流的硬件描述语言。本书既不同于一般的VHDL语言教材，也区别于传统的关于逻辑设计的书籍，它把VHDL语言的介绍融合到了不同抽象层次的设计中，全面深入地讲述了从原始的高层模型到门级实现的各层次的设计技术，并辅以典型实例，既能使读者对有关数字系统设计的知识有一个全面了解，同时又能较好地掌握VHDL语言及其在不同设计层次中的应用方法，掌握基于VHDL的设计技术。本书比较注重设计方法和基本概念的介绍，深入浅出，每章还配备了大量针对性很强的习题，非常适合作为电子工程、计算机等专业VLSI设计相关课程的本科生和研究生教材，也可供相关的工程技术人员参考。对于打算自学这方面内容的人来说，本书也是一本****的好书。

第1章 结构化设计概念 1
1.1 抽象层次 1
1.2 文本表示与图形表示 4
1.3 行为描述的种类 4
1.4 设计过程 5
1.5 结构设计的分解 7
1.6 数字设计空间 8
习题 9
第2章 设计工具 13
2.1 CAD工具分类 13
2.1.1 编辑器 13
2.1.2 仿真程序 13
2.1.3 检查程序和分析程序 14
2.1.4 优化程序和综合程序 14
2.1.5 CAD系统 14
2.2 原理图编辑器 14
2.3 仿真程序 16
2.3.1 仿真周期 19
2.3.2 仿真程序组织 19
2.3.3 语言调度机制 19
2.3.4 仿真效率 20
2.4 仿真��统 21
2.5 仿真辅助工具 22
2.5.1 模型准备 22
2.5.2 模型测试向量的产生 22
2.5.3 模型调试 23
2.5.4 解释结果 24
2.6 仿真的应用 26
2.7 综合工具 26
习题 29
第3章 VHDL的基本特征 32
3.1 VHDL语言的基本结构 33
3.1.1 设计实体 33
3.1.2 结构体（构架） 34
3.1.3 模型测试 38
3.1.4 块语句 38
3.1.5 进程 40
3.2 词法描述 40
3.2.1 字符集 40
3.2.2 词法元素 41
3.2.3 分界符 41
3.2.4 标识符 42
3.2.5 注释 43
3.2.6 字符文字 43
3.2.7 字符串文字 43
3.2.8 位串文字 43
3.2.9 抽象文字 44
3.2.10 十进制文字 44
3.2.11 基数文字 44
3.3 VHDL源文件 45
3.4 数据类型 45
3.4.1 数据类型分类 45
3.4.2 标量数据类型 46
3.4.3 复合数据类型 51
3.4.4 存取类型 53
3.4.5 文件类型 54
3.4.6 类型标记 54
3.5 数据对象 54
3.5.1 对象的分类 54
3.5.2 数据对象的声明 55
3.6 语句 57
3.6.1 赋值语句 57
3.6.2 操作符和表达式 61
3.6.3 顺序控制语句 66
3.6.4 结构体声明和并发语句 69
3.6.5 子程序 72
3.7 VHDL的**特征 77
3.7.1 重载 77
3.7.2 包 79
3.7.3 可见性 81
3.7.4 库 83
3.7.5 配置 84
3.7.6 文件I/O 86
3.8 VHDL的形式特征 91
3.9 VHDL93 93
3.9.1 词汇字符集 93
3.9.2 语法变化 93
3.9.3 进程和信号定时及新的信号属性 94
3.9.4 新操作符 95
3.9.5 结构化模型的改进 96
3.9.6 共享变量 96
3.9.7 改进的报告能力 97
3.9.8 通用编程特征 97
3.9.9 文件I/O 98
3.9.10 组 98
3.9.11 位串文字的扩展 99
3.9.12 对标准包的增加与修改 99
3.10 小结 99
习题 99
第4章 基本的VHDL建模方法 110
4.1 用VHDL为延时建模 110
4.1.1 传播延时 110
4.1.2 延时和并发 112
4.1.3 VHDL中的顺序语句和并发语句 114
4.1.4 VHDL仿真程序中时间延时的实现 114
4.1.5 信号传播的惯性延时和传输延时 119
4.2 VHDL调度算法 119
4.2.1 波形更新 120
4.2.2 副作用 121
4.3 组合逻辑和时序逻辑的建模 122
4.4 逻辑基本部件 123
4.4.1 组合逻辑基本部件 123
4.4.2 时序逻辑基本部件 131
4.4.3 模型测试：测试程序开发 137
习题 142
第5章 算法级设计 151
5.1 行为域的一般算法模型 151
5.1.1 进程模型图 152
5.1.2 并行到串行转换器的算法模型 153
5.1.3 带定时的算法模型 156
5.1.4 定时检查 159
5.2 系统互连的表示 161
5.2.1 综合性算法建模实例 162
5.3 系统算法建模 166
5.3.1 多值逻辑系统 166
5.3.2 综合性的系统实例 172
5.3.3 时分多路复用 179
习题 185
第6章 寄存器级设计 193
6.1 从算法到数据流描述的转换 193
6.2 定时分析 196
6.3 控制单元设计 198
6.3.1 控制单元的类型 198
6.4 **RISC机 199
6.4.1 单条URISC指令 200
6.4.2 URISC的体系结构 200
6.4.3 URISC的控制 202
6.4.4 URISC系统 204
6.4.5 在寄存器级的URISC设计 205
6.4.6 URISC处理器的微码控制器 205
6.4.7 URISC处理器的硬连线控制器 207
习题 207
第7章 门级和ASIC库建模 212
7.1 **门级建模 212
7.1.1 不对称定时 213
7.1.2 负载敏感延时建模 214
7.1.3 ASIC单元延时建模 218
7.1.4 延时的反向标注 222
7.1.5 VITAL：库元素的VHDL模型的
生成标准 223
7.2 检错 225
7.3 门级建模的多值逻辑 228
7.3.1 MOS设计的附加值 228
7.3.2 通用的状态/强度模型 229
7.3.3 区间逻辑 232
7.3.4 Vantage系统 233
7.3.5 多值门级模型 234
7.3.6 **延时建模 238
7.4 门级模型的配置声明 238
7.4.1 缺省配置 241
7.4.2 配置和组件库 243
7.5 对竞争和险态建模 243
7.6 延时控制的方法 249
习题 251
第8章 基于HDL的设计技术 257
8.1 组合逻辑电路的设计 257
8.1.1 算法级的组合逻辑设计 258
8.1.2 行为域的组合逻辑数据流模型设计 263
8.1.3 门级结构域组合逻辑电路的综合 264
8.1.4 组合逻辑电路的设计活动小结 266
8.2 时序逻辑电路的设计 268
8.2.1 Moore型或Mealy型的选择 271
8.2.2 状态表的建立 272
8.2.3 创建状态图 272
8.2.4 转换表 274
8.2.5 创建状态机的VHDL模型 275
8.2.6 VHDL状态机模型的综合 279
8.3 微程序控制单元的设计 281
8.3.1 控制器和器件的接口 281
8.3.2 硬连线和微程序控制单元的比较 281
8.3.3 基本微程序控制单元 284
8.3.4 BMCU的算法级模型 285
8.3.5 状态机微程序控制器的设计 287
8.3.6 微程序控制单元的普遍性和局限性 292
8.3.7 其他的状态选择方法 294
8.3.8 其他分支方法 296
习题 299
第9章 ASIC及ASIC设计过程 309
9.1 什么是ASIC 309
9.2 ASIC电路技术 310
9.3 ASIC的类型 311
9.3.1 可编程逻辑器件 311
9.3.2 现场可编程门阵列 313
9.3.3 门阵列 321
9.3.4 标准单元 322
9.3.5 全定制芯片 326
9.3.6 ASIC和FPGA的相对成本 326
9.4 ASIC设计过程 329
9.4.1 标准单元ASIC综合 330
9.4.2 综合后仿真 341
9.5 FPGA综合 343
9.5.1 FPGA示例 344
9.5.2 与ASIC设计的比较 346
习题 346
第10章 综合建模 352
10.1 行为模型的产生过程 352
10.1.1 初始行为模型的创建 353
10.1.2 应用域工具 353
10.1.3 语言域建模 355
10.1.4 建模及模型效率 357
10.1.5 应用域和语言域建模的比较 358
10.2 仿真和综合的语义 360
10.2.1 模型中的延时 364
10.2.2 数据类型 364
10.3 为时序行为建模 365
10.4 为组合电路综合建模 371
10.4.1 运算电路的综合 374
10.4.2 层次算术电路：
BCD到二进制的转换器 375
10.4.3 层次电路的综合 377
10.5 指定锁存及无关项 380
10.6 三态电路 383
10.7 共享资源 385
10.8 展开与结构化 388
10.9 建模风格对电路复杂性的影响 388
10.9.1 选择单独构件的影响 388
10.9.2 通用建模方法的影响 390
习题 390
第11章 VHDL与自顶向下设计
方法的结合 401
11.1 自顶向下设计方法学 401
11.2 Sobel边缘检测算法 403
11.3 系统需求级 405
11.3.1 书面规格说明 405
11.3.2 需求库 405
11.4 系统定义级 408
11.4.1 可执行规格说明 409
11.4.2 可执行规格说明的测试包的产生 416
11.5 结构设计 427
11.5.1 系统级分解 428
11.5.2 层次分解 430
11.5.3 为层次结构模型产生测试包
的方法 433
11.6 寄存器传输级详细设计 436
11.6.1 寄存器传输级设计 437
11.6.2 使用不同数据类型的组件
仿真结构模型 440
11.6.3 寄存器传输级测试包的产生 445
11.7 门级详细设计 446
11.7.1 水平过滤器的门级设计 446
11.7.2 门级电路的优化 447
11.7.3 门级测试 448
11.7.4 反向标注的方法 448
习题 448
第12章 设计自动化的综合算法 452
12.1 算法性综合的优点 452
12.2 算法性综合的任务 453
12.2.1 VHDL描述到内部格式的编译 454
12.2.2 调度 454
12.2.3 分配 454
12.2.4 调度和分配的交互 457
12.2.5 Gantt图和利用率 459
12.2.6 从分配图创建FSM VHDL 459
12.3 调度方法 461
12.3.1 转换调度 462
12.3.2 迭代/构造调度 463
12.3.3 ASAP调度 463
12.3.4 ALAP 调度 464
12.3.5 列表调度 466
12.3.6 自由调度 468
12.4 分配方法 468
12.4.1 贪心分配法 469
12.4.2 穷举搜索分配 469
12.4.3 左边界算法 469
12.4.4 分配功能部件及互连路径 471
12.4.5 分配过程的分析 475
12.4.6 近似*小簇划分算法 476
12.4.7 利益制导簇划分算法 481
12.5 高层综合的发展动态 488
12.6 VHDL结构的自动综合 490
12.6.1 包含选择的构件 490
12.6.2 case语句对多路器的映射 491
12.6.3 if...then...else语句对多路器的映射 492
12.6.4 带下标向量引用对多路器的映射 493
12.6.5 循环结构 494
12.6.6 函数和过程 498
习题 499
参考文献 509
附带光盘简介 516