开启电路算法之旅

科技   2024-11-26 16:49   中国香港  

此前面包板社区“测评中心 · 书籍试读”上架了一本《从算法到电路:数字芯片算法的电路实现》,颇受欢迎。这本书把除法器、信号发生器、滤波器、小数分频器等10余种基本算法电路的Matlab建模和RTL设计讲透了。帮助从根本上理解复杂电路的设计与优化问题。无论是数字IC设计工程师,还是FPGA开发工程师,通过这本书都可以快速成长为算法与电路设计专家。


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下面是一些工程师的读后收获:

@VR小杰:作者是一名集算法设计、RTL编写与FPGA验证的工程师,在该行业有丰富的经验。在当前大环境下,芯片的国产化是趋势,也是必然,而算法是自研芯片的基石。如果说复杂算法是大厦,那么基本算法就是组成大厦的一砖一瓦,任何算法都是由加减乘除、滤波器等基本都数学方法构成的,掌握好基本算法对于工程师们来讲是非常重要的。这本书能给到广大数字芯片开发工程师及爱好者们一种指导方法论。

本书共分为了12章节,个人认为可以分成五大部分:

第一部分:1~6章,主要讲的基本电路设计,包括四则运算电路及举例几个常用的数字信号处理电路;
第二部分:7~8章,主要讲滤波器的基础概念及其电路设计;
第三部分:9~10章,讲了sigma-delta ADC电路设计及其改进——锁相环小数倍分频器电路设计;
第四部分:11章,CRC校验电路设计
第五部分:12章,IEEE754浮点运算单元的电路设计,是对全书前11章节内容的综合。

芯片中的算法和电路设计师密切相关的,而算法的优劣直接影响电路的性能、功耗和面积。本书在第一章通过阐述芯片研发流程、芯片数字电路设计和算法关系、芯片验证与算法的关系以及介绍一些算法工具,
让读者能理清楚芯片的研发流程,知晓算法与电路的关系,为工程师纵向发展十分重要。
@砖一谈芯:作者想带给我们的很多东西都在前言有说明,譬如现在工程师对应算法电路的处理方式按照新老工程师分为两种思想,一种是老工程师拿经验秒了,另一种是新工程师遇到一个不会一个,查大量的资料。这就会导致一个事情,对于老工程师来说,很快就能完成任务,而对于新工程师来说如履薄冰啊,因为他不具备算法仿真和评估能力。像基本的算法乘除法,在复杂的各种方法选择合适的方法很不容易,深有体会!所谓的口诀、规则的经验之谈,并不是像老工程师那样直接使用,因为他知道什么时候可以用,什么时候不能用,但是新工程师模仿却错误频繁,终究是因为新工程师没有模仿到精髓,没有基础知识的累积,更没有对学的知识点归纳总结。

正好在这种情况下,作者作为过来人,他写作的目的就是为了解决数字芯片开发工程师遇到问题不会,思路不打开,可以复制的实用性指导方法,比如常见的基本算法在数字电路中实现的步骤和注意事项,对于计算时间和面积等方面的见解。还有他遇到的技术问题点,如何分析,如何解决的,都在本书有体系性质的展示,对于我来说,这就是好的学习方法,好的风向标,值得我们学习。

我主要学习了芯片开发的流程,主要是设计和制造环节,芯片公司的分类分为IDM和fabless,芯片制造的流程非常重要,熟悉自己的岗位,了解别人的岗位,这样交流起来就有了接口,写的很实在。
@Scorpiooo:本书前两章节介绍数字电路设计的算法基础,对于工作以来一直从事应用方案开发的我来说十分受用。在校学到的数字电路设计,包括FPGA算法,很多都已还给老师。在实际的芯片开发项目中,需要补充和学习的知识还有很多。后几章节的内容是典型的基本算法电路设计,包括加法电路,乘法电路,除法电路;还有滤波器,∑ΔADC,PLL,CRC和浮点运算。其中最主要的是详细介绍了CORDIC算法!

对于我的本职工作来说,查阅Datasheet,配置寄存器,测试功能没问题便开始方案开发。在开发过程中,几乎每时每刻都在和以上这些名词打交道,不过始终都仅限于使用。运用CORDIC也是再熟悉不过,然而倒是从来没有想到去了解其设计原理。本书深入介绍CORDIC设计算法,阅读后简直大开眼界,层层迭代,最终收敛到真理。万事万物,大概都是这个道理。同时也让我意识到,做技术最不能知其然而不知其所以然,了解多方面技术,不仅可以丰富知识储备,也可以提升工作效率。

正如作者在前言所写,芯片国产化是必然趋势!非常推荐想要了解和学习数字电路设计的同学,如果本身就是数字电路设计工程师或FPGA开发验证工程师,这本书自然再合适不过。如果是像我一样,非本职但在工作上也有所涉及的,多学习当然只有好处没有坏处,入门就从这本书开始吧!



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