VLSI数字信号处理系统——设计与实现
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| 新书城图书编号：699 |
| 图书ISBN：7111141083 |
| 出版时间：2004-6-11 |
| 出版社：机械工业出版社 |
| 作者：Keshab K.Parhi 著 |
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市场价格：￥65 |
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80折 |
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75折 |
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【图书简介】
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本书是一部论述VLSI信号处理中性能优化技术的全面的、有指导性的著作。汇集了VLSI的架构理论与算法，描述了硬件实现层中的各种架构，给出了若干种分析、估计与降低功耗的方法，重点讲述设计应用时所需要的定制或半定制VLSI电路。
本书适于用作一年级研究生或在讲授VCSI、DSP架构，或VLSI、高性能VLSI系统设计的DSP结构等方面内容的高级课程时的教科书。对于那些牵涉到DSP应用算法、DSP架构或电路设计的技术人员，也是一本很好的参考书。
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【图书目录】
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第1章 数字信号处理系统导论 1
1.1 引言 1
1.2 典型的DSP算法 1
1.2.1 卷积 2
1.2.2 相关 3
1.2.3 数字滤波器 3
1.2.4 自适应滤波器 5
1.2.5 运动估值 8
1.2.6 离散余弦变换 9
1.2.7 矢量量化 12
1.2.8 Viterbi算法和动态规划 14
1.2.9 抽取器和扩展器 16
1.2.10 小波和滤波器组 18
1.3 DSP应用需求和按比例缩小的CMOS工艺 20
1.4 DSP算法的表示 23
1.4.1 框图 24
1.4.2 信号流图 26
1.4.3 数据流图 27
1.4.4 依赖图 29
1.5 本书概要 29
参考文献 30
第2章 迭代边界 33
2.1 引言 33
2.2 数据流图表示 33
2.3 环路边界和迭代边界 34
2.4 计算迭代边界的算法 35
2.4.1 最长路径矩阵算法 35
2.4.2 最小环均值算法 38
2.5 多速率数据流图的迭代边界 41
2.6 结论 42
2.7 习题 42
参考文献 45
第3章 流水线与并行处理 47
3.1 引言 47
3.2 FIR数字滤波器的流水线 48
3.2.1 数据广播结构 50
3.2.2 细粒度流水线 51
3.3 并行处理 51
3.4 流水线与并行处理的功耗减低 54
3.4.1 用流水线降低功耗 55
3.4.2 用并行处理降低功耗 57
3.4.3 流水线和并行处理的结合 61
3.5 结论 61
3.6 习题 61
参考文献 65
第4章 重定时 67
4.1 引言 67
4.2 定义与性质 68
4.2.1 重定时的定量描述 68
4.2.2 重定时的性质 69
4.3 不等式求解系统 70
4.4 重定时技术 71
4.4.1 割集重定时和流水线 71
4.4.2 时钟周期最小化的重定时 73
4.4.3 使寄存器数最小化的重定时 78
4.5 结论 82
4.6 习题 82
参考文献 86
第5章 展开 89
5.1 引言 89
5.2 一种展开算法 90
5.3 展开的属性 93
5.4 关键路径、展开和重定时 94
5.5 展开的应用 95
5.5.1 采样周期的缩短 95
5.5.2 并行处理 98
5.6 结论 103
5.7 习题 104
参考文献 108
第6章 折叠 111
6.1 引言 111
6.2 折叠变换 112
6.3 寄存器最小化技术 116
6.3.1 寿命分析 116
6.3.2 采用前向-后向寄存器分配的数据分配技术 118
6.4 折叠架构的寄存器最小化 121
6.4.1 双2次节滤波器例子 121
6.4.2 IIR滤波器例子 122
6.5 多速率系统的折叠 124
6.6 结论 128
6.7 习题 128
参考文献 137
第7章 脉动结构设计 139
7.1 引言 139
7.2 脉动阵列设计方法原理 139
7.3 FIR脉动阵列 141
7.3.1 设计 B1（输入广播，结果移动，权重保持） 141
7.3.2 设计 B2（输入广播，权重移动，结果保持） 143
7.3.3 设计 F（结果扇入，输入移动，权重保持） 144
7.3.4 设计 R1（结果保持，输入和权重反向移动） 145
7.3.5 设计 R2 和双 R2（结果保持，输入和权重同方向但不同速度移动 146
7.3.6 设计 W1（权重保持，输入和结果反向移动） 146
7.3.7 设计 W2 和双 W2（权重保持，输入和结果同方向但不同速度移动 147
7.3.8 应用变换的关联脉动设计 147
7.4 调度矢量的选择 147
7.4.1 基于调度不等式选择 sT 147
7.4.2 RIA描述 149
7.4.3 应用RDG的调度矢量和脉动阵列设计 149
7.5 矩阵乘法与二维脉动阵列设计 151
7.6 包含延迟的空间表示脉动设计 154
7.7 结论 155
7.8 习题 155
参考文献 164
第8章 快速卷积 165
8.1 引言 165
8.2 Cook-Toom算法 165
8.3 Winograd算法 172
8.4 迭代卷积 178
8.5 循环卷积 179
8.6 通过观察设计快速卷积算法 182
8.7 结论 183
8.8 习题 183
参考文献 184
第9章 滤波器和变换中的算法强度缩减 185
9.1 引言 185
9.2 并行FIR滤波器 185
9.2.1 并行FIR滤波器的多相式分解表示 185
9.2.2 快速FIR算法 188
9.3 离散余弦变换和反离散余弦变换 200
9.3.1 算法结构变换 202
9.3.2 对 2m 点DCT的频率抽取快速DCT 205
9.4 秩-阶滤波器的并行结构 209
9.4.1 奇偶合并分类结构 209
9.4.2 秩-阶滤波器结构 211
9.4.3 并行秩-阶滤波器 212
9.4.4 运行次序合并分类器-时间映射技术 214
9.4.5 低功耗秩-阶滤波器 216
9.5 结论 217
9.6 习题 217
参考文献 226
第10章 流水线结构的并行自适应递归滤波器 229
10.1 引言 229
10.2 数字滤波器中的流水线交织操作 229
10.2.1 低效率的单通道/多通道交织 230
10.2.2 高效的单通道交织 231
10.2.3 高效率的多通道交织 233
10.3 一阶IIR数字滤波器中的流水线实现 233
10.3.1 一阶IIR滤波器的超前流水线结构 234
10.3.2 在2的幂次分解中实现超前流水线 234
10.3.3 在通用分解中实现超前流水线 236
10.4 高阶IIR数字滤波器中的流水线实现 237
10.4.1 聚类超前流水线 239
10.4.2 稳定的聚类超前滤波器设计 240
10.4.3 离散超前流水线 241
10.4.4 基于2的幂次分解的离散超前流水线 243
10.4.5 在通用分解中实现离散超前流水线 244
10.4.6 受限的滤波器设计技术 244
10.5 IIR滤波器的并行处理 247
10.6 组合了流水线和并行处理的IIR滤波器 252
10.7 利用流水线和并行处理的低功耗IIR滤波器设计 254
10.8 流水线自适应数字滤波器 257
10.8.1 弛豫超前变换 257
10.8.2 流水线LMS自适应滤波器 260
10.8.3 用流水线实现随机梯度格型结构 261
10.9 结论 269
10.10 习题 269
参考文献 273
第11章 缩放噪声与舍入噪声 277
11.1 引言 277
11.2 缩放噪声和舍入噪声 277
11.2.1 缩放操作 277
11.2.2 舍入噪声 278
11.3 数字滤波器的状态变量描述 280
11.4 缩放噪声和舍入噪声的计算 282
11.4.1 缩放操作 282
11.4.2 舍入噪声 284
11.5 流水线IIR滤波器中的舍入噪声 287
11.5.1 一阶IIR滤波器 287
11.5.2 二阶IIR滤波器 293
11.6 舍入噪声的状态变量描述计算 296
11.7 降速、重定时和流水线 298
11.8 结论 302
11.9 习题 302
参考文献 308
第12章 格型数字滤波器结构 311
12.1 引言 311
12.2 Schur算法 311
12.2.1 Schur多项式的计算 311
12.2.2 Schur多项式的正规直交性 312
12.2.3 多项式展开算法 315
12.2.4 应用Schur算法的功率计算 316
12.3 基本数字格型滤波器 317
12.3.1 基本格型滤波器的导出 317
12.3.2 基本格型滤波器的逆Schur多项式导出 320
12.3.3 FIR格型滤波器的导出 322
12.4 单乘法器格型滤波器的导出 324
12.5 归一化格型滤波器的导出 328
12.6 可缩放归一化格型滤波器的导出 331
12.7 格型滤波器中的舍入噪声计算 335
12.7.1 应用转置定理的舍入噪声计算 336
12.7.2 舍入噪声比较 337
12.8 格型IIR数字滤波器的流水线 338
12.8.1 Schur算法的流水线性质 339
12.8.2 基本格型滤波器的流水线 340
12.8.3 单乘法器格型滤波器的流水线 341
12.8.4 归一化格型滤波器的流水线 342
12.8.5 可缩放归一化格型滤波器的流水线 342
12.8.6 重定时流水线的格型滤波器 343
12.9 流水线格型滤波器的设计例子 344
12.10 低功耗CMOS格型IIR滤波器 346
12.11 结论 347
12.12 习题 347
参考文献 350
第13章 位级运算架构 353
13.1 引言 353
13.2 并行乘法器 354
13.2.1 具有符号扩展的并行乘法 354
13.2.2 Baugh-Wooley乘法器 358
13.2.3 改进的Booth重编码并行乘法器 359
13.3 交织布局规则与基于位平面的数字滤波器 361
13.4 位串行乘法器 362
13.4.1 利用Horner法则的Lyon位串行乘法器的设计 362
13.4.2 利用脉动映射的位串行乘法器的设计 365
13.5 位串行滤波器的设计与实现 368
13.5.1 位串行FIR滤波器 369
13.5.2 位串行IIR滤波器 369
13.6 正则符号数运算 372
13.6.1 CSD表示法 372
13.6.2 CSD乘法 374
13.7 分布式运算 377
13.7.1 传统的分布式运算 377
13.7.2 使用偏移二进制编码的分布式运算 379
13.7.3 分布式运算的ROM分解 381
13.8 结论 382
13.9 习题 382
参考文献 388
第14章 冗余运算 391
14.1 引言 391
14.2 冗余数表示 391
14.3 无进位基2加法与减法 392
14.3.1 混合基2加法 393
14.3.2 混合基2减法 394
14.3.3 混合基2加法减法器 395
14.3.4 有符号二进制数位加法减法器 395
14.4 混合基4加法 397
14.4.1 最大冗余混合基4加法 397
14.4.2 最小冗余混合基4加法 398
14.5 基2混合冗余乘法架构 399
14.6 数据格式转换 403
14.6.1 非冗余到冗余转换 403
14.7 冗余到非冗余转换器 404
14.7.1 最低数位优先转换 405
14.7.2 最高数位优先转换 405
14.8 结论 408
14.9 习题 408
参考文献 410
第15章 数字强度缩减 413
15.1 引言 413
15.2 子表达式消除 413
15.3 多常数乘法 413
15.3.1 线性变换 415
15.3.2 多项式求值 416
15.4 数字滤波器中的子表达式共享 417
15.5 加性和乘性数字拆分 423
15.5.1 基于行的加性数字拆分 424
15.5.2 基于列的加性数字拆分 425
15.5.3 乘性数字拆分 426
15.6 结论 429
15.7 习题 429
参考文献 434
第16章 同步流水线、波流水线和异步流水线 435
16.1 引言 435
16.2 同步流水线与时钟风格 436
16.3 位级流水线VLSI设计中的时钟歪斜与时钟分布 442
16.3.1 时钟歪斜 442
16.3.2 时钟分布 444
16.4 波流水线 445
16.5 约束空间图与波流水线深度 449
16.5.1 啤躎clk 450
16.5.2 啤*0 451
16.6 波流水线系统的实现 451
16.6.1 NPCPL 452
16.6.2 给定电路的波流水线算法 452
16.7 异步流水线 455
16.7.1 捆绑数据协议和双轨协议 456
16.7.2 两相和四相协议 457
16.8 信号转换图 457
16.9 信号转换图应用于设计互连电路 459
16.10 运算单元的实现 463
16.10.1 全定制VLSI实现 463
16.10.2 FPGA实现 465
16.11 结论 469
16.12 习题 469
参考文献 470
第17章 低功耗设计 473
17.1 引言 473
17.2 理论背景 475
17.3 按比例缩小与功耗 476
17.4 功耗分析 478
17.4.1 开关活动率 478
17.4.2 物理电容 484
17.5 功耗降低技术 485
17.5.1 路径平衡 485
17.5.2 晶体管和逻辑门尺寸优化 486
17.5.3 晶体管重排序 486
17.5.4 用于低功耗的重定时 487
17.5.5 电压按比例缩小和多电源电压 487
17.5.6 双/多-Vth 489
17.5.7 时钟 490
17.5.8 电路风格 490
17.6 功耗估计方法 492
17.6.1 基于仿真的方法 492
17.6.2 非仿真性方法 493
17.7 结论 502
17.8 习题 503
参考文献 504
第18章 可编程数字信号处理器 509
18.1 引言 509
18.2 可编程数字信号处理器的进化 509
18.3 DSP处理器的重要特性 510
18.3.1 数据路径 510
18.3.2 存储器架构 511
18.3.3 流水线作业DSP处理器中的时间固定编码和数据固定编码 513
18.4 移动通信与无线通信用的DSP处理器 514
18.5 多媒体信号处理用的处理器 515
18.5.1 增强对多媒体信号处理的能力 515
18.5.2 媒体处理器 518
18.5.3 具有多媒体辅助部件的通用目的微处理器 521
18.6 结论 522
参考文献 522
附录A 最短路径算法 525
附录B 调度技术和分配技术 529
附录C 欧几里德最大公因子算法 545
附录D Schur多项式的正规直交性 549
附录E 快速二进制加法器和乘法器 553
附录F 位串行系统中的调度 561
附录G FIR滤波器的系数量化 565
索引 569
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