電子係統測試原理 9787111198086 機械工業齣版社 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：電子係統測試原理

定價：39.00元

作者：(美)莫瑞達,(美)佐瑞安,張威,王仲

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2007-01-01

ISBN：9787111198086

字數：

頁碼：296

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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隨著電子技術的不斷發展，電子係統測試麵臨越來越大的挑戰：研究更的故障模型，在高層設計上檢查易測試性，在綜閤過程中嵌入更有效的測試結構等。本書詳細介紹瞭測試的基本原理和很多必需的基礎知識，來麵對這些挑戰。
本書涉及開發可靠電子産品的非常實用的設計和測試知識，講解設計驗證的主要手段，有助於測試的設計檢查；研究瞭如何將測試應用於*邏輯、存儲器、FPGA和微處理器。後，提供瞭針對深亞微型設計的高級測試解決方案。讀者可以通過本書深入理解測試的基本原理，並掌握眾多解決方案。本書的主要內容包括：
●解釋瞭測試在設計中的作用。
●詳細討論瞭掃描路徑和掃描鏈的次序。
●針對嵌入式邏輯和存儲器塊的BIST解決方案。
●針對FPGA的測試方法。
●芯片係統的測試。

目錄

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作者介紹

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Samiha Mourad博士是加利福尼亞聖剋拉拉大學電子工程係教授。Yervant Zorian博士是加利福尼亞聖何塞Logic Vision公司的首席技術顧問。

文摘

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序言

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《數字電路的時序分析與設計》 內容簡介： 本書聚焦於數字集成電路設計的核心環節——時序分析與設計，深入探討瞭現代數字係統中保證正確功能運行的關鍵技術。本書旨在為讀者提供一套全麵、深入且實用的知識體係，使其能夠深刻理解時序約束的本質，掌握時序分析的各種方法，並能有效地進行時序優化與設計，從而應對日益復雜的芯片設計挑戰。 第一部分：時序分析基礎 1. 數字電路的時序模型與基本概念： 時序單元（Sequential Elements）： 詳細介紹觸發器（Flip-Flops）和鎖存器（Latches）的結構、工作原理、建立時間（Setup Time, T_setup）、保持時間（Hold Time, T_hold）、時鍾到輸齣延遲（Clock-to-Output Delay, T_cko）等關鍵參數。剖析不同類型的觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器等）在時序特性上的差異。 組閤邏輯（Combinational Logic）： 定義組閤邏輯模塊及其傳播延遲（Propagation Delay, T_pd）的測量與影響。分析不同邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）和標準單元的時序特性。 時鍾信號（Clock Signal）： 深入講解時鍾的頻率、占空比、抖動（Jitter）和偏差（Skew）對時序的影響。分析理想時鍾與實際時鍾的差異，以及這些差異如何轉化為時序問題。 數據通路（Data Path）： 描述數據在寄存器之間通過組閤邏輯傳輸的路徑，以及這條路徑上的總延遲。 時序約束（Timing Constraints）： 明確定義時序約束的重要性，包括時鍾定義（Clock Definition）、輸入延遲（Input Delay）、輸齣延遲（Output Delay）、多周期路徑（Multi-Cycle Paths）、僞路徑（False Paths）等。解釋這些約束如何指導時序分析和優化工具。 2. 時序分析的基本原理： 建立時間約束（Setup Time Constraint）： 詳細闡述建立時間的概念，即數據必須在時鍾上升沿（或下降沿）到達之前穩定並保持的時間。推導建立時間違例（Setup Violation）的條件，並分析其産生的根本原因，如時鍾偏斜、路徑延遲過大等。 保持時間約束（Hold Time Constraint）： 詳細闡述保持時間的概念，即數據在時鍾上升沿（或下降沿）之後必須保持穩定的時間。推導保持時間違例（Hold Violation）的條件，並分析其産生的根本原因，如路徑延遲過小、電磁乾擾（EMI）等。 時序路徑（Timing Paths）： 定義起點（Start Point）和終點（End Point）的概念，並分類討論不同類型的時序路徑：寄存器到寄存器（Register-to-Register）、輸入到寄存器（Input-to-Register）、寄存器到輸齣（Register-to-Output）、輸入到輸齣（Input-to-Output）。 時序圖（Timing Diagrams）： 通過繪製詳細的時序圖，直觀地展示建立時間和保持時間違例發生的過程，以及不同時鍾周期下的數據傳輸行為。 最壞情況（Worst-Case）和最好情況（Best-Case）時序分析： 解釋在不同的工藝角（Process Corner）、電壓（Voltage）和溫度（Temperature）條件下，延遲會發生變化，並分析如何進行最壞情況和最好情況的時序分析以確保設計的魯棒性。 第二部分：高級時序分析技術 1. 時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）： 時鍾偏斜（Clock Skew）的成因與影響： 詳細分析時鍾信號在到達不同觸發器時可能存在的延遲差異，以及這種差異（偏斜）如何直接影響建立時間和保持時間裕度。 時鍾偏斜的補償技術： 介紹周期性時鍾（Periodic Clock）和異步時鍾（Asynchronous Clock）的區彆與聯係。深入探討時鍾緩衝（Clock Buffering）、時鍾扇齣（Clock Fanout）和時鍾延遲均衡（Clock Delay Balancing）等技術，以最小化時鍾偏斜。 時鍾抖動（Clock Jitter）與時鍾占空比失真（Clock Duty Cycle Distortion, DCD）： 分析時鍾源本身的噪聲和時鍾網絡的不對稱性如何導緻時鍾信號的瞬時頻率和脈衝寬度變化，以及這些因素如何進一步加劇時序問題的復雜性。 時鍾樹綜閤的自動化流程： 介紹EDA工具中CTS模塊的工作流程，包括時鍾網絡拓撲的生成、延遲計算和優化。 2. 模式（Mode）與跨時鍾域（Clock Domain Crossing, CDC）分析： 多模式設計（Multi-Mode Designs）： 討論在不同工作模式下，時序約束會發生變化。例如，某些路徑在一種模式下是正常路徑，而在另一種模式下可能成為多周期路徑或僞路徑。 靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）中的模式處理： 講解如何在STA工具中定義和管理不同的工作模式，並針對每種模式執行獨立或關聯的時序分析。 跨時鍾域（CDC）的挑戰： 深入剖析不同頻率或相位關係的時鍾域之間數據傳輸帶來的同步和時序問題。 CDC同步器（CDC Synchronizers）： 詳細介紹二選一多路復用器（2:1 MUX）同步器、握手信號（Handshaking Signals）同步器（如兩級寄存器同步）、FIFO（First-In, First-Out）等常用的CDC解決方案，並分析它們的時序特性和潛在風險。 3. 動態時序分析（Dynamic Timing Analysis, DTA）與仿真（Simulation）： DTA的原理與應用： 介紹與STA互補的DTA技術，通過嚮量（Vector）驅動來驗證特定場景下的時序行為。 仿真環境的建立： 講解如何搭建仿真環境，包括測試激勵（Testbench）的編寫、時序模型的加載以及仿真結果的分析。 DTA與STA的結閤： 強調DTA在驗證STA結果、發現STA遺漏的時序問題以及分析復雜動態行為方麵的重要性。 第三部分：時序優化與設計實踐 1. 時序驅動的邏輯綜閤（Timing-Driven Logic Synthesis）： 綜閤工具的工作原理： 解釋邏輯綜閤工具如何根據時序約束來選擇和優化邏輯門，以最小化路徑延遲。 關鍵的綜閤選項： 介紹常用的綜閤選項，如時序目標（Timing Goal）、麵積/功耗/時序的權衡（Area/Power/Timing Trade-offs）以及延遲預算（Delay Budgeting）等。 麵積與時序的權衡： 分析如何在滿足時序要求的前提下，盡可能減小設計的麵積和功耗。 2. 布局布綫（Place and Route, P&R）中的時序優化： 布局（Placement）對時序的影響： 講解單元（Cell）的放置位置如何影響互連綫（Interconnect）的長度和延遲，以及如何通過啓發式算法（Heuristic Algorithms）進行優化。 布綫（Routing）對時序的影響： 分析布綫策略（如全局布綫、詳細布綫）如何影響信號的傳輸延遲，以及布綫擁塞（Routing Congestion）如何導緻時序違例。 時序驅動的布綫（Timing-Driven Routing）： 介紹布綫工具如何利用時序信息來調整布綫路徑，以滿足時序要求。 物理驗證（Physical Verification）中的時序檢查： 強調布局布綫完成後，需要進行時序後仿真（Post-Layout Simulation）或STA來驗證物理設計的時序效果。 3. 常見時序問題及解決方案： 建立時間違例的解決方案： 增大時鍾周期、優化組閤邏輯路徑（如拆分長邏輯鏈、使用更快的邏輯門）、縮短時鍾偏斜、插入寄存器（Buffer Insertion or Register Insertion）等。 保持時間違例的解決方案： 減小時鍾周期（通常不推薦，因為會影響建立時間）、優化組閤邏輯路徑（如增加延遲，使用緩衝器）、修改布綫擁塞、檢查數據路徑中的電磁乾擾等。 過大的時鍾偏斜： 改進時鍾樹綜閤、優化時鍾網絡的對稱性。 輸入/輸齣端口的時序問題： 調整封裝（Package）的延遲、優化外部接口邏輯。 4. 設計流程中的時序考慮： 從RTL到GDSII的貫穿式時序管理： 強調在設計的每一個階段，都應持續關注時序，並根據實際情況進行調整。 EDA工具的使用技巧： 提供關於如何有效地使用Synopsys, Cadence, Mentor Graphics等主流EDA工具進行時序分析和優化的實用建議。 時序報告的解讀與分析： 教授如何從STA報告中提取關鍵信息，識彆時序瓶頸，並製定有效的優化策略。 第四部分：案例研究與前沿展望 1. 實際設計中的時序挑戰與解決方案： 高速接口設計： 討論DDR、PCIe等高速接口的時序設計要點，如眼圖（Eye Diagram）的建立、信號完整性（Signal Integrity）的影響。 低功耗設計中的時序管理： 分析動態電壓頻率調整（DVFS）、門控時鍾（Clock Gating）等技術如何影響時序，以及如何在這種情況下進行時序優化。 SoC（System on Chip）集成中的時序協調： 探討不同IP（Intellectual Property）核集成時，如何協調時鍾域和時序約束。 2. 未來時序分析的發展趨勢： 機器學習與人工智能在時序優化中的應用。 先進工藝節點（如7nm, 5nm及以下）帶來的時序挑戰。 更精細化的功耗感知時序分析（Power-Aware Timing Analysis）。 基於AI的故障預測與診斷（AI-based Fault Prediction and Diagnosis）。 本書將理論與實踐相結閤，通過大量的圖示、實例分析和詳細的步驟指導，幫助讀者建立堅實時序分析與設計的理論基礎，掌握實用的工具使用技巧，並能獨立解決復雜數字集成電路設計中的時序問題。無論您是集成電路設計工程師、硬件設計初學者，還是相關專業的學生，本書都將是您學習和實踐數字係統時序設計的寶貴參考。