复杂SoC设计

出版时间：2005-9  出版社：机械工业出版社  作者：罗恩  页数：453  
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内容概要

本书首次对以处理器为核心的SoC设计进行了统一的硬件/软件设计指导，是一本全面的、以实例为导向的指导书，能够帮助读者使用可配置的、可扩展的处理器来创建设计项目。　　本书利用Tensilica公司的Xtensa结构和TIE语言，系统地阐明了以处理器为核心进行设计的问题、机遇和挑战。Rowen介绍了一种全新的设计方法，然后介绍了其基本技术：处理器配置、扩展、硬件/软件协同生成、多处理器划分/通信等。    本书内容还包括： 　　●为什么可扩展的处理器是必需的：当前设计方法有什么缺点。 　　●将可扩展的处理器结构与传统的处理器及硬连线逻辑电路相比较。 　　●延迟、吞吐率、并行功能的协调、硬件互连选择、设计复杂度的管理等问题。 　　●针对嵌入式系统的多处理器SoC结构。 　　●从软件和硬件开发者角度观察的任务设计。 　　●先进的技术：实现复杂的状态机、任务-任务之间的同步、功率优化等。

作者简介

　  Chris Rowen博士 Tensilica公司 (在高产量系统中，该公司在使用专用微处理器的自动生成方面居于领先地位) 的总裁、CEO和创始人。他在斯坦福大学参与了RISC结构的最初研发工作，帮助创建了MIPS Computer Systems公司，并曾在Synopsys公司任Design Reuse Group (设计复用集

书籍目录

1. The Case for a New SOC Design Methodology    1.1 The Age of Megagate SOCs    1.2 The Fundamental Trends of SOC Design    1.3 What’s Wrong with Today’s Approach to SOC Design?    1.4 Preview: An Improved Design Methodology for SOC Design    1.5 Further Reading2. SOC Design Today    2.1 Hardware System Structure    2.2 Software Structure    2.3 Current SOC DesignFlow    2.4 The Impact of Semiconductor Economics    2.5 Six Major Issues in SOC Design    2.6 Further Reading.3. A New Look at SOC Design    3.1 Accelerating Processors for Traditional Software Tasks    3.2 Example: Tensilica Xtensa Processors for EEMBC Benchmarks    3.3 System Design with Multiple Processors    3.4 New Essentials of SOC Design Methodoloy    3.5 Addressing the Six Problems    3.6 Further Reading4. System-Level Design of Complex SOCs     4.1 Complex SOC System Architecture Opportunities    4.2 Major Decisions in Processor-Centric SOC Organization    4.3 Communication Design = Software Mode + Hardware　Interconnect    4.4 Hardware Interconnect Mechanisms    4.5 Performance-Driven Communication Design    4.6 The SOC Design Flow    4.7 Non-Processor Building Blocks in Complex SOC    4.8 Implications of Processor-Centric SOC Architecture    4.9 Further Reading5. Configurable Processors: A Software View    5.1 Processor Hardware/Software Cogeneration    5.2 The Process of Instruction Definition and Application Tuning    5.3 The Basics of Instruction Extension    5.4 The Programmer’s Mode    5.5 Processor Performance Factors    5.6 Example: Tuning a Large Task    5.7 Memory-System Tuning    5.8 Long Instruction Words    5.9 Fully Automatic Instruction-Set Extension    5.10 Further Reading6. Configurable Processors: A Hardware View    6.1 Application Acceleration: A Common Problem    6.2 Introduction to Pipelines and Processors    6.3 Hardware Blocks to Processors    6.4 Moving from Hardwired Engines to Processors    6.5 Designing the Processor Interface    6.6 A Short Example: ATM Packet Segmentation and Reassembly    6.7 Novel Roles for Processors in Hardware Replacement    6.8 Processors, Hardware Implementation, and Verification Flow    6.9 Progress in Hardware Abstraction    6.10 Further Reading7. Advanced Topics in SOC Design    7.1 Pipelining for Processor Performance    7.2 Inside Processor Pipeline Stalls    7.3 Optimizing Processors to Match Hardware    7.4 Multiple Processor Debug and Trace    7.5 Issues in Memory Systems    7.6 Optimizing Power Dissipation in Extensible Processors    7.7 Essentials of TIE    7.8 Further Reading8. The Future of SOC Design: The Sea of Processors    8.2 Why Is Software Programmability So Central?    8.3 Looking into the Future of SOC    8.4 Processor Scaling Model    8.5 Future Applications of Complex SOCs    8.6 The Future of the Complex SOC Design Process    8.7 The Future of the Industry    8.8 The Disruptive-Technology View    8.9 The Long View    8.10 Further ReadingIndex

用户评论 (总计2条)

•   　　一直以来总觉得这本书应该叫“以专用处理器为核心的SoC设计"，因为书里并不是讲“复杂的SoC设计”，但是英文名字直译过来也是这意思，可能作者觉得他这种SoC设计理念相对很复杂，或者是专门针对复杂的应用。还是先谈谈跟这本书的渊源吧。
  　　
  　　现在回想起来，四年前还在上研究生，当时也不知道是什么原因，从图书馆借了这本书，放在手边翻着看。也许是因为作者Chris Rowen在上海的演讲，他特别提到tensilica的设计哲学和FPGA的异同，这让当时盲目崇拜FPGA的我产生了强烈的好奇心，可惜当时对于专用处理器设计的理解太浅薄，根本看不明白书里面在讲什么。
  　　
  　　书倒是经常翻，知道了一些名词，虽说受到了tensilica这种SoC设计哲学的冲击，但实际上没有什么真正有价值的体会。以为是醍醐灌顶，后来才明白只是感觉说法新颖而已。不过，经此一役，对这本书/这家公司/这个作者有一种莫名的向往。
  　　
  　　毕业后，也还是从单位借了这本书，说不上来为什么，总是觉得书中自有“颜如玉”。直到开始接触到处理器设计的项目，才有那么一丝丝豁然开朗的感觉。
  　　要说还得从那本经典的《计算机体系架构：量化分析方法》（地球人都知道，这本书可以说是计算机界的一本奇书，三十年来出了四版）说起，先是被斯坦福大学校长（奇书的作者之一，另一位作者就是RISC的发明人）震了一下，第一次清楚的感受到处理器设计的门槛之高，涉及技术领域之广，这还不算，按照我的理解：处理器设计工程师要不断地做选择题，连环迭代式选择题，一旦有一处选择错误，就会导致整个设计垮掉。我辈只能仰天长叹，望尘莫及。
  　　
  　　再来看看何为专用处理器设计，专用处理器也叫ASIP，典型的有GPU和NP。这个概念本身很好理解，针对某一类应用设计一套指令集（对应一种处理器体系架构）。可惜要想真正从具体应用开始整出一个处理器，那困难大了去了（怎么又是应用为王，难道...），要想了解这里面的东东，可以阅读这两本书《Processor Design SoC Computing for ASICs and FPGAs》和《Embedde DSP Processor Design》先。
  　　
  　　如果你能顺畅的阅读这两本书，还能被那本奇书震住。再去读《复杂SoC设计》，此时相信你会理解大部分的内容，当然会再次仰天慨叹chris rowen博士的牛逼之处，这老小子还是有先见之明。说白了，他准备把专用处理器设计的门槛给降一降，把设计周期给减一减（从奇书里面你能体会到设计处理器乃最复杂之事）。他巧妙的选择了一个处理器原型/指令集（Xtensa，据说也是来自MIPS），你可以针对你的目标应用，对这个处理器原型进行修修补补，尤其是他们提供了一个强大的软件工具，你只需要用一种高级语言描述你的处理器，就会自动产生处理器相关的工具链和最终的RTL代码/网表。整个过程比重新开始一个新指令集/体系结构要容易的多。
  　　
  　　再回到这本书，前三章chris rowen在谈自己对SoC设计的一些看法，第四章讲了复杂SoC设计的挑战，其实主要是多核处理器设计时，处理器之间通信软硬件设计思路和实现。第五六章分别从软硬件视角讲tensilica的专用处理器设计，第七章又开始讲自己对处理器和多核设计的内容，同时介绍了他们用来描述处理器的高级语言。第八章对未来的SoC设计进行了展望，特别提出他采用了克里斯滕森教授的破坏性创新理论来分析他们的设计哲学。说实话，这老小子我也甚是佩服，看他关于破坏性创新的书你就又要仰天慨叹了。呜呼，我辈…
  　　
  　　此书的一句话评价（很多人已经说过）： 不是一本简单的设计流程的书，体现了一种SoC设计哲学，其实要交给你一种处理器设计流程。
  　　
  　　最后附上文道的一段话，我觉得阅读技术类书籍也是同样的道理： 一个人，他看不懂任何更深入的学术著作，他只看于丹的书，只看易中天的书，这既不是一种错误，更不是不道德，这很可能只是一种不幸。读书读得越多，越发现真正要读懂我们心目中所谓的经典名著，你可能要有一点运气。比如你要生长在一个不错的家庭，有挺好的家庭教育，小学、中学都受到不错的教育，而且前提是你有受教育的机会。你慢慢走过这样一条幸运的轨迹，透过教育的养成培养出一种阅读的能力，这种能力帮助你读到很多人没办法读进去的书。
  　　（强烈建议有兴趣的同学对照英文版看中文版，原因你懂得！）
  　　
•   　　这本书的理念在IC界太超前了，至少再中国IC界作者完全有资格zhuangbility。本书的理念是用systemc语言描述硬件，然后通过在这个模拟硬件上面跑实际的应用，根据应用的特点生成指令集。