异步电路应用
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作者（美）JiaDi（狄佳），ScottC.Smith（斯科特·C.史密斯） 著 何安平 等 译
出版社电子工业出版社
ISBN9787121492440
出版时间2024-11
装帧平装
开本其他
定价99元
货号1203465134
上书时间2024-12-16
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目录
目 录
第1章 引言1
1.1 异步电路概述2
1.2 异步电路的优点7
1.3 异步电路应用概述9
参考文献10
第2章 面向动态电压缩放的异步电路11
2.1 简介11
2.2 块级异步电路14
2.2.1 准延迟非敏感(QDI)亚阈值自适应VDD缩放(SSAVS)14
2.2.2 伪准延迟非敏感亚阈值自适应VDD缩放22
2.3 门级异步电路26
2.3.1 灵敏放大器型半缓冲器(SAHB)26
2.3.2 设计实例：包含SAHB的64位Kogge-Stone(KS)加法器28
2.4 结论31
参考文献31
第3章 异步电路的功耗-性能配平35
3.1 异步设计的流水线化35
3.1.1 流水线配平35
3.1.2 流水线的依赖性36
3.2 并行架构及其控制方案38
3.2.1 适用于同构平台的DVS39
3.2.2 流水线延迟和吞吐量检测39
3.2.3 流水线满度和电压映射40
3.2.4 负载预测40
3.2.5 电路的制造与测量41
3.3 功耗-性能配平的先进方法42
3.3.1 加入核禁用的同构平台43
3.3.2 异构平台的架构47
3.4 结论49
参考文献51
第4章 面向超低电压的异步电路52
4.1 简介52
4.1.1 亚阈值操作和FDSOI工艺52
4.1.2 归零逻辑和多阈值归零逻辑53
4.2 异步与同步的设计54
4.2.1 同步和异步(NCL)环形振荡器54
4.2.2 同步FIR滤波器54
4.2.3 异步(MTNCL)FIR滤波器55
4.2.4 MTNCL异步同构并行数据处理平台56
4.3 物理测试方法57
4.4 物理测试结果58
4.4.1 同步设计58
4.4.2 异步设计60
4.5 结论64
参考文献65
第5章 用于衔接模拟电子器件的异步电路67
5.1 环形振荡器67
5.2 应用实例69
5.2.1 基于全双工RS-485链路的异步串/并转换器69
5.2.2 全异步逐次逼近模数转换器71
5.3 结论78
参考文献79
第6章 异步传感80
6.1 图像传感器80
6.1.1 有帧传感器和无帧传感器的对比81
6.1.2 传统(同步)传感器81
6.1.3 异步脉冲像素传感器83
6.1.4 异步对数传感器86
6.2 传感处理器87
6.2.1 SNAP：传感器网络异步处理器87
6.2.2 BitSNAP：位级传感器网络异步处理器88
6.3 信号处理88
6.3.1 连续时间DSP89
6.3.2 异步模数转换器89
6.3.3 一种同步-异步混合FIR滤波器90
6.4 结论90
参考文献91
第7章 高速异步电路的设计与测试93
7.1 自定时电路能跑多快93
7.1.1 逻辑门延迟94
7.1.2 逻辑门环95
7.1.3 脉冲信号的放大98
7.1.4 逻辑势理论，即如何设计高速电路101
7.1.5 7.1节的概要总结103
7.2 链条-链节模型103
7.2.1 通信和计算104
7.2.2 初始化和测试107
7.2.3 7.2节的概要总结112
7.3 Weaver芯片：8 × 8交叉开关网络113
7.3.1 Weaver芯片的架构和布局规划113
7.3.2 Weaver电路119
7.3.3 测试工作130
7.3.4 借助低速扫描链来测试高速性能的方法137
7.3.5 性能指标137
7.3.6 7.3节的概要总结143
参考文献144
第8章 面向多核架构资源有效性的异步片上网络146
8.1 异步NoC的基础147
8.1.1 同频异相架构148
8.1.2 准同步架构148
8.1.3 异时架构149
8.1.4 异步架构149
8.2 采用GALS扩展嵌入式多处理器149
8.2.1 基于GALS的NoC架构的发展现状150
8.2.2 CoreVA-MPSoC架构151
8.2.3 同频异相路由节点的实现152
8.2.4 异步路由节点的实现155
8.2.5 各种GALS设计空间的探索160
8.3 结论165
参考文献165
第9章 异步现场可编程门阵列(FPGA)169
9.1 为什么需要异步FPGA169
9.1.1 同步逻辑到标准FPGA的映射方法170
9.1.2 异步逻辑到标准FPGA的映射方法171
9.2 门级的异步FPGA172
9.2.1 对同步/异步逻辑的支持172
9.2.2 对纯异步逻辑的支持173
9.2.3 对异步模板的支持174
9.3 数据流型异步FPGA176
9.4 结论178
参考文献179
第10章 面向极端温度的异步电路181
10.1 极端环境下的数字电路181
10.2 高温环境下的异步电路183
10.2.1 高温NCL电路方案概述183
10.2.2 高温NCL电路的效果185
10.3 低温NCL电路方案187
10.3.1 低温NCL电路方案概述188
10.3.2 低温NCL电路的效果189
10.4 结论192
参考文献192
第11章 抗辐照异步电路193
11.1 缓解SEE的异步架构193
11.1.1 基于NCL的抗多比特SEU和支持SEL时数据保持的架构195
11.2 抗辐照异步NCL库和部件设计196
11.3 抗辐照分析199
参考文献202
第12章 缓解侧信道攻击的双轨异步逻辑设计方法204
12.1 简介204
12.1.1 侧信道攻击(SCA)204
12.1.2 SCA的双轨逻辑解决方案205
12.2 NCL抗SCA的能力和弱点206
12.2.1 NCL的功耗平衡206
12.2.2 非平衡NCL组合逻辑207
12.2.3 NCL上的SCA207
12.3 双间隔子双轨延迟非敏感逻辑(D3L)208
12.3.1 全1间隔子208
12.3.2 双间隔子方案下的NCL寄存器209
12.3.3 侧信道攻击时D3L的弹性212
12.4 多阈值双间隔子双轨延迟非敏感逻辑(MTD3L)213
12.4.1 第一种MTD3L213
12.4.2 新型MTD3L设计方法214
12.5 测试结果221
12.6 结论222
参考文献223
第13章 面向定时单通量量子电路的异步时钟分布网络225
13.1 简介225
13.1.1 为什么讨论超导225
13.1.2 定时是挑战226
13.1.3 异步时钟分布网络226
13.1.4 本章概述226
13.2 背景知识227
13.2.1 SFQ工艺227
13.2.2 定时的基础229
13.2.3 SFQ中的时钟231
13.3 异步时钟分布网络232
13.3.1 MG理论232
13.3.2 ACDN理论233
13.4 同构三叶草形时钟的层级链234
13.4.1 层级链235
13.4.2 底层236
13.4.3 顶层环路237
13.4.4 (HC)2LC理论237
13.4.5 周期和时钟偏移239
13.4.6 与传统CDN的比较240
13.5 结论242
参考文献243
第14章 归零逻辑的融合平台：NCL设计工具247
14.1 简介247
14.2 详细流程249
14.2.1 单轨网表的RTL刻画249
14.2.2 单轨网表转双轨网表249
14.2.3 ack网络生成250
14.2.4 线网缓冲、锁存平衡(可选步骤)250
14.2.5 宽松化、ack检查、元件融合和周期时间报告251
14.3 实例――16位GCD电路251
14.3.1 同步实现252
14.3.2 数据驱动的NCL实现252
14.3.3 控制驱动的NCL实现256
14.4 结论258
参考文献258
第15章 NCL电路的形式化验证260
15.1 方法概述260
15.2 与验证异步方案相关的工作261
15.3 NCL组合电路的等价性验证262
15.3.1 功能性等价检测263
15.3.2 不变性检测265
15.3.3 握手机制检测268
15.3.4 输入完备性检测270
15.3.5 可观测性检测274
15.4 NCL时序电路的等价性验证278
15.4.1 安全性281
15.4.2 活性282
15.4.3 NCL时序电路的验证结果283
15.5 结论和展望285
参考文献285
第16章 总结287
内容摘要
与传统的同步电路不同，异步电路不使用时钟脉冲进行同步，而是使用握手协议来控制电路行为。如今，电子行业对更小、更高效的集成电路的需求越来越高，而异步电路相比同步电路具有低功耗、高性能、高健壮性、高模块化、时序要求灵活的特点，越来越受到设计人员的青睐。本书介绍了异步电路各种现有和潜在的应用，每种应用都对应着相关的电路设计理论及采样电路的实现、结果和分析。本书为异步应用程序和设计方法开发方面的研究人员拓宽了思路并提供了实用的建议。
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