کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems

کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems (مدارهای VLSI و سیستم‌های جاسازی شده) یک منبع کامل و جدید برای یادگیری VSLI و مدارهای تعبیه‌شده است. این کتاب در 4 بخش مختلف به شرح و توضیح در مورد این نوع سخت‌افزارها خواهد پرداخت.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems:

یکپارچه‌سازی در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) یکی از پرکاربردترین فناوری‌ها برای پردازنده‌های ریزتراشه، مدارهای مجتمع (IC) و طراحی قطعات است. در ابتدا برای پشتیبانی از هزاران گیت ترانزیستور روی یک ریزتراشه طراحی شده بود اما تعداد آن از چند میلیارد ترانزیستور فراتر می‌رود.

همه این ترانزیستورها به طور قابل توجهی در یک ریزتراشه قرار گرفته اند که با گذشت زمان کوچک شده است اما هنوز ظرفیت نگهداری مقادیر زیادی ترانزیستور را دارد.

در مدارهای VLSI، ادغام میلیاردها ترانزیستور متدولوژی طراحی را بهبود می‌بخشد که سرعت عملیاتی بالاتر، مصرف برق کمتر، اندازه مدار کوچکتر، قابلیت اطمینان بالاتر و هزینه ساخت کمتر را تضمین می‌کند.

تراشه‌های VLSI به طور گسترده در شاخه‌های مختلف مهندسی مانند شبکه‌های ارتباط صوتی و داده، پردازش سیگنال دیجیتال، رایانه‌ها، الکترونیک تجاری، خودروها و سیستم‌های جاسازی شده استفاده می‌شوند. ارتباط VLSI در محاسبات عملکرد، مخابرات و لوازم الکترونیکی مصرفی به تدریج و با سرعتی بسیار شتابزده در حال گسترش است.

سیستم تعبیه‌شده یک سیستم سخت افزاری و نرم افزاری مبتنی بر ریزپردازنده یا میکروکنترلر است که برای انجام عملکردهای اختصاصی در یک سیستم مکانیکی یا الکتریکی بزرگتر طراحی شده است. سیستم تعبیه‌شده بر خلاف کامپیوتر همه منظوره است که برای مدیریت طیف وسیعی از وظایف پردازشی مهندسی شده است.

از آنجا که یک سیستم تعبیه‌شده فقط برای انجام وظایف خاصی مهندسی شده است، جایی که مهندسان طراح ممکن است اندازه، هزینه، مصرف انرژی، قابلیت اطمینان و عملکرد را بهینه کنند. سیستم‌های تعبیه‌شده معمولاً در مقیاس‌های وسیع تولید می‌شوند و عملکردها را در محیط‌ها و برنامه‌های مختلف به اشتراک می‌گذارند. پیچیدگی یک سیستم تعبیه‌شده بسته به وظیفه ای که برای آن طراحی شده است به طور قابل توجهی متفاوت است.

کاربردهای سیستم جاسازی شده از ساعت‌های دیجیتال و مایکروویو گرفته تا وسایل نقلیه هیبریدی و اویونیک را شامل می‌شود. 98 درصد از ریزپردازنده‌های تولید شده در سیستم‌های تعبیه‌شده استفاده می‌شوند. سیستم‌های جاسازی‌شده برای تولید انبوه مناسب هستند که منجر به قیمت پایین تر هر قطعه می‌شود.

آنها بسیار پایدار، قابل اعتماد، اندازه بسیار کوچک هستند و از این رو می‌توان آن‌ها را در هر مکانی حمل و بار کرد. آنها همچنین بسیار سریع هستند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند. علاوه بر این، آنها استفاده از منابع موجود را بهینه می‌کنند. به این دلایل، سیستم‌های تعبیه‌شده روز به روز از نظر اسمزی محبوب می‌شوند.

کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems عمدتاً دو موضوع گسترده را پوشش می‌دهد: مدارهای VLSI و سیستم‌های تعبیه‌شده.

این دو مبحث بیشتر به چهار بخش تقسیم می‌شوند: نمودارهای تصمیم‌گیری، معماری‌های طراحی مدارهای منطقی با ارزش چندگانه، دستگاه‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی، و معماری‌های طراحی مدارهای دیجیتال.

بخش Decision Diagram کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems عمدتاً انواع مختلفی از نمودارهای تصمیم (DDs) مانند نمودارهای تصمیم گیری دودویی (BDD)، نمودارهای تصمیم گیری دودویی چند ترمینال مشترک (SMTBDD)، پیچیدگی‌های انواع مختلف BDD، توابع چند خروجی با استفاده از BDnction برای کاراکتر، را پوشش می‌دهد.

DD های چندگانه برای توابع چند خروجی، تکنیک‌های به حداقل رساندن DD های چندمقدار، چندگانه سازی تقسیم زمانی (TDM) تحقق توابع چند خروجی بر اساس DD های چند ترمینال مشترک چندمقدار، چند خروجی با استفاده از تابع سوئیچینگ چندگانه DD های کرونکر مدارهایی که بیش از دو سطح منطقی دارند، مدارهای چند ارزشی نامیده می‌شوند و با کاهش اتصال درون تراشه، پتانسیل کاهش مساحت را دارند.

بخش معماری طراحی مدارهای منطقی چند ارزشی کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems عمدتاً مبانی منطق چند ارزشی (MVL)، فلیپ‌فلاپ‌های MVL با استفاده از منطق عبور ترانزیستور، مدارهای منطقی چند خروجی مبتنی بر ترانزیستور چند ارزشی مبتنی بر عبور ولتاژ، و ورودی چند ارزشی را پوشش می‌دهد.

توابع خروجی با ارزش دودویی، عملیات فازی دیجیتال با استفاده از گیت‌های Fredkin چند ارزشی، عبارات منطقی چند خروجی چندگانه با استفاده از جدول جستجو (LUT) برای کاهش پیچیدگی. دستگاه منطقی قابل برنامه ریزی (PLD) یک قطعه الکترونیکی است که برای ساخت مدارهای دیجیتال قابل تنظیم مجدد استفاده می‌شود.

بخش دستگاه‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems عمدتاً ضرب ماتریس مبتنی بر LUT با استفاده از شبکه‌های عصبی، PLA‌های قابل آزمایش با استفاده از منطق ترانزیستور عبور، الگوریتم ژنتیک برای تخصیص ورودی برای PLA‌های رمزگشایی، ضریب مبتنی بر FPGA با استفاده از قضیه ادغام LUT، جمع‌کننده BCD مبتنی بر LUT و طراحی ضریب را پوشش می‌دهد.

مدار ضرب‌کننده ماتریس مبتنی بر LUT با استفاده از اصل کبوتر، الگوریتم مکان و مسیر برای FPGA، کنترل‌کننده منطق قابل برنامه‌ریزی مبتنی بر FPGA و برد PLD پیچیده عمومی.

بخش معماری طراحی مدارهای دیجیتال کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems عمدتاً محاسبات موازی ضرایب و باقی‌مانده‌های جزئی برای طراحی مدارهای تقسیم کننده، الگوریتم‌هایی برای به حداقل رساندن مدار TANT و ساخت شبکه TANT بهینه، جمع کننده دیجیتال با علامت رادیکس بالا نامتقارن با استفاده از شبکه‌های عصبی، طراحی تصادفی استاتیک 6-T غیر فرار را پوشش می‌دهد.

حافظه دسترسی و حافظه با دسترسی تصادفی مقاومتی با استفاده از ممریستور، طراحی ریزپردازنده مقاوم در برابر خطا و چارچوب یکپارچه برای اتوماسیون تست سیستم روی تراشه.

برخی از کاربردهای مهم مدارهای VLSI و سیستم‌های تعبیه‌شده نیز در کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems به خوبی مورد بحث قرار گرفته است. تحقق عملی مدارهای VLSI مانند روبات‌های خودران در کارخانه‌های صنعتی، VLSI در شبکه‌های 5G، فناوری دید هوشمند برای کنترل کیفیت و غیره و پیاده‌سازی واقعی سیستم تعبیه‌شده مانند سیستم تعبیه‌شده برای کنترل نور خیابان، دستگاه فروش خودکار، سیستم تعبیه‌شده برای ردیابی خودرو و غیره برای کسب دانش بهتر در مورد مدارهای VLSI و سیستم‌های تعبیه‌شده ارائه شده است.

کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems برای خوانندگان مختلف از سطح مبتدی تا متخصص مدارهای VLSI و سیستم‌های جاسازی شده مفید خواهد بود.

کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems می‌تواند به عنوان کتاب درسی برای دانشجویان رشته‌های علوم فیزیکی و مهندسی هم در مقاطع کارشناسی و هم در مقطع کارشناسی ارشد مورد استفاده قرار گیرد.

کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems همچنین اعضای هیأت علمی و پژوهشگران این رشته ارجمند را در سراسر جهان مورد توجه قرار داده است. متخصصان صنعت که برای پیاده سازی سیستم‌های تعبیه‌شده کار می‌کنند نیز این کتاب را جالب می‌دانند.

سرفصل‌های کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems:

• Cover
• Half Title
• Title Page
• Copyright Page
• Dedication
• Contents
• List of Figures
• List of Tables
• Preface
• Author Bio
• Acknowledgments
• Acronyms
• Introduction
• SECTION I: An Overview About Decision Diagrams
  Part 1
  • CHAPTER 1: Shared Multi-Terminal Binary Decision Diagrams
  • CHAPTER 2: Multiple-Output Functions
  • CHAPTER 3: Shared Multiple-Valued DDs for Multiple-Output Functions
  • CHAPTER 4: Heuristics to Minimize Multiple-Valued Decision Diagrams
  • CHAPTER 5: TDM Realizations of Multiple-Output Functions
  • CHAPTER 6: Multiple-Output Switching Functions
• SECTION II: An Overview About Design Architectures of Multiple-Valued Circuits
  Part 2
  • CHAPTER 7: Multiple-Valued Flip-Flops Using Pass Transistor Logic
  • CHAPTER 8: Voltage-Mode Pass Transistor-Based Multi-Valued Multiple-Output Logic Circuits
  • CHAPTER 9: Multiple-Valued Input Binary-Valued Output Functions
  • CHAPTER 10: Digital Fuzzy Operations Using Multi-Valued Fredkin Gates
  • CHAPTER 11: Multiple-Valued Multiple-Output Logic Expressions Using LUT
• SECTION III: An Overview About Programmable Logic Devices
  Part 3
  • CHAPTER 12: LUT-Based Matrix Multiplication Using Neural Networks
  • CHAPTER 13: Easily Testable PLAs Using Pass Transistor Logic
  • CHAPTER 14: Genetic Algorithm for Input Assignment for Decoded-PLAs
  • CHAPTER 15: FPGA-Based Multiplier Using LUT Merging Theorem
  • CHAPTER 16: Look-Up Table-Based Binary Coded Decimal Adder
  • CHAPTER 17: Place and Route Algorithm for Field Programmable Gate Array
  • CHAPTER 18: LUT-Based BCD Multiplier Design
  • CHAPTER 19: LUT-Based Matrix Multiplier Circuit Using Pigeonhole Principle
  • CHAPTER 20: BCD Adder Using a LUT-Based Field Programmable Gate Array
  • CHAPTER 21: Generic Complex Programmable Logic Device Board
• CHAPTER 22: FPGA-Based Programmable Logic Controller
  SECTION IV: An Overview About Design Architectures of Digital Circuits
  Part 4
  • CHAPTER 23: Parallel Computation of Quotients and Partial Remainders to Design Divider Circuits
  • CHAPTER 24: Synthesis of Boolean Functions Using TANT Networks
  • CHAPTER 25: Asymmetric High Radix Signed Digital Adder Using Neural Networks
  • CHAPTER 26: Wrapper/TAM Co-Optimization and Constrained Test Scheduling
  • CHAPTER 27: Static Random Access Memory Using Memristor
  • CHAPTER 28: A Fault Tolerant Approach to Microprocessor Design
  • CHAPTER 29: Applications of VLSI Circuits and Embedded Systems
• VLSI Circuits and Embedded Systems
• Index

جهت دانلود کتاب VLSI Circuits and Embedded Systems می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.