FPGA原理和结构

本书由日本可重构领域专家团队撰写，是一本讲解FPGA原理的书。前5章从FPGA的相关概念入手，简明又严谨地阐述了FPGA硬件构成和CAD工具的内部原理等理论基础，有助于读者快速入门，也有助于读者了解如何优化自己的电路代码，获得更高的性能。第6章分析了FPGA的优势，系统地介绍适用于FPGA开发的“硬件算法”，有助于读者利用FPGA更高效、更有针对性地解决问题。第7章和第8章则讲解了FPGA的技术动态和应用案例。

天野英晴 （主编）
1986年于日本庆应义塾大学获得博士学位。现任日本庆应义塾大学教授。主要从事高性能计算和可重构系统研究。日本可重构系统研究会发起人，国际学会“高效加速器及可重构技术”（HEART）创立者之一。
末吉敏则 饭田全广 柴田裕一郎 尼崎太树 密山幸男 泉知论 中原启贵 佐野健太郎 长名保范 丸山勉 山口佳树 张山昌论 本村真人 渡边实 （执笔人）
赵谦（译者）
2014年于日本熊本大学获得博士学位。现任日本九州工业大学助理教授。主要从事可重构系统的架构、设计方法及应用研究。

1.日本可重构领域专家团队撰写！
2.一本书了解FPGA技术及应用基本原理
3.简明深入、夯实基础
4.FPGA领域入门佳作

细说 FPGA发展历史
详解 FPGA架构原理
讲述 FPGA开发流程
概览 FPGA典型应用
展望 FPGA未来可能

第 1章　理解FPGA所需的基础知识
1．1　逻辑电路基础 1
1．2　同步电路设计 6
1．3　FPGA的定位和历 11
1．4　FPGA专业术语 27
参考文献 33
第 2 章　FPGA的概要
2．1　FPGA的构成要素 36
2．2　可编程技术 38
2．3　FPGA的逻辑实现 47
参考文献 59
第3 章　FPGA的结构
3．1　逻辑块的结构 61
3．2　逻辑簇 66
3．3　自适应查找表 67
3．4　布线线段 71
3．5　开关块 77
3．6　连接块 80
3．7　I/O块 81
3．8　DSP块 85
3．9　硬宏 88
3．10　嵌入式存储器 89
3．11　配置链 92
3．12　PLL和DLL 94
3．13　典型的PLL块 95
3．14　PLL块的自由度和限制 96
参考文献 98
第4 章　设计流程和工具
4．1　设计流程 105
4．2　基于HDL的设计流程 106
4．3　HLS设计 116
4．4　基于IP的设计方法 126
4．5　包含处理器的设计 128
参考文献 132
第5 章　设计原理
5．1　FPGA设计流程 134
5．2　工艺映射 135
5．3　逻辑打包 139
5．4　布局布线 144
5．5　低功耗设计工具 149
参考文献 153
第6 章　硬件算法
6．1　流水线结构 156
6．2　并行计算和Flynn分类 160
6．3　脉动算法 162
6．4　数据流机 169
6．5　流处理 177
6．6　细胞自动机 182
6．7　硬件排序算法 184
6．8　模式匹配 185
参考文献 194
第7 章　PLD/FPGA应用案例
7．1　可编程逻辑器件的现在和未来 198
7．2　超级计算机：大规模系统中的PLD/FPGA 199
7．3　网络通信领域：实现高速、高带宽通信的PLD/FPGA 204
7．4　大数据处理：Web搜索 212
7．5　基因科学：短序列拼接 214
7．6　金融市场：FPGA创造巨大财富 216
7．7　人工智能：在FPGA上实现深度学习之后 220
7．8　图像处理：搜索太空垃圾 223
参考文献 225
第8 章　新器件与新架构
8．1　粗粒度可重构架构 237
8．2　动态重配置架构 239
8．3　异步FPGA 244
8．4　FPGA系统的低功耗化技术 251
8．5　3D-FPGA 257
8．6　高速串行I/O 259
8．7　光可编程架构 263
参考文献 266