VLSI数字信号处理系统：设计与实现

第1章 数字信号处理系统导论

1. 1 引言

1. 2 典型的DSP算法

1. 2. 1 卷积

1. 2. 2 相关

1. 2. 3 数字滤波器

1. 2. 4 自适应滤波器

1. 2. 5 运动估值

1. 2. 6 离散余弦变换

1. 2. 7 矢量量化

1. 2. 8 Viterbi算法和动态规划

1. 2. 9 抽取器和扩展器

1. 2. 10 小波和滤波器组

1. 3 DSP应用需求和按比例缩小的CMOS工艺

1. 4 DSP算法的表示

1. 4. 1 框图

1. 4. 2 信号流图

1. 4. 3 数据流图

1. 4. 4 依赖图

1. 5 本书概要

参考文献

第2章 迭代边界

2. 1 引言

2. 2 数据流图表示

2. 3 环路边界和迭代边界

2. 4 计算迭代边界的算法

2. 4. 1 最长路径矩阵算法

2. 4. 2 最小环均值算法

2. 5 多速率数据流图的迭代边界

2. 6 结论

2. 7 习题

参考文献

第3章 流水线与并行处理

3. 1 引言

3. 2 FIR数字滤波器的流水线

3. 2. 1 数据广播结构

3. 2. 2 细粒度流水线

3. 3 并行处理

3. 4 流水线与并行处理的功耗减低

3. 4. 1 用流水线降低功耗

3. 4. 2 用并行处理降低功耗

3. 4. 3 流水线和并行处理的结合

3. 5 结论

3. 6 习题

参考文献

第4章 重定时

4. 1 引言

4. 2 定义与性质

4. 2. 1 重定时的定量描述

4. 2. 2 重定时的性质

4. 3 不等式求解系统

4. 4 重定时技术

4. 4. 1 割集重定时和流水线

4. 4. 2 时钟周期最小化的重定时

4. 4. 3 使寄存器数最小化的重定时

4. 5 结论

4. 6 习题

参考文献

第5章 展开

5. 1 引言

5. 2 一种展开算法

5. 3 展开的属性

5. 4 关键路径. 展开和重定时

5. 5 展开的应用

5. 5. 1 采样周期的缩短

5. 5. 2 并行处理

5. 6 结论

5. 7 习题

参考文献

第6章 折叠

6. 1 引言

6. 2 折叠变换

6. 3 寄存器最小化技术

6. 3. 1 寿命分析

6. 3. 2 采用前向-后向寄存器分配的数据分配技术

6. 4 折叠架构的寄存器最小化

6. 4. 1 双2次节滤波器例子

6. 4. 2 IIR滤波器例子

6. 5 多速率系统的折叠

6. 6 结论

6. 7 习题

参考文献

第7章 脉动结构设计

7. 1 引言

7. 2 脉动阵列设计方法原理

7. 3 FIR脉动阵列

7. 3. 1设计B1(输入广播，结果移动，权重保持)

7. 3. 2 设计B2(输入广播，权重移动，结果保持)

7. 3. 3 设计F(结果扇人，输入移动，权重保持)

7. 3. 4 设计R1(结果保持，输入和权重反向移动)

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)

7. 3. 6 设计W1(权重保持，输入和结果反向移动)

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)

7. 3. 8 应用变换的关联脉动设计

7. 4 调度矢量的选择

7. 4. 1 基于调度不等式选择ST

7. 4. 2 RIA描述

7. 4. 3 应用RDG的调度矢量和脉动阵列设计

7. 5 矩阵乘法与二维脉动阵列设计

7. 6 包含延迟的空间表示脉动设计

7. 7 结论

7. 8 习题

参考文献

第8章 快速卷积

8. 1 引言

8. 2 Cook-Toom算法

8. 3 Winograd算法

8. 4 迭代卷积

8. 5 循环卷积

8. 6 通过观察设计快速卷积算法

8. 7 结论

8. 8 习题

参考文献

第9章 滤波器和变换中的算法强度缩减

9. 1 引言

9. 2 并行FIR滤波器

9. 2. 1 并行FIR滤波器的多相式分解表示

9. 2. 2 快速FIR算法

9. 3 离散余弦变换和反离散余弦变换

9. 3. 1 算法结构变换

9. 3. 2 对2m点DCT的频率抽取快速DCT

9. 4 秩-阶滤波器的并行结构

9. 4. 1 奇偶合并分类结构

9. 4. 2 秩-阶滤波器结构

9. 4. 3 并行秩-阶滤波器

9. 4. 4 运行次序合并分类器-时间映射技术

9. 4. 5 低功耗秩-阶滤波器

9. 5 结论

9. 6 习题

参考文献

第10章 流水线结构的并行自适应递归滤波器

10. 1 引言

10. 2 数字滤波器中的流水线交织操作

10. 2. 1 低效率的单通道／多通道交织

10. 2. 2 高效的单通道交织

10. 2. 3 高效率的多通道交织

10. 3 一阶IIR数字滤波器中的流水线实现

10. 3. 1 一阶IIR滤波器的超前流水线结构

10. 3. 2 在2的幂次分解中实现超前流水线

10. 3. 3 在通用分解中实现超前流水线

10. 4 高阶IIR数字滤波器中的流水线实现

10. 4. 1 聚类超前流水线

10. 4. 2 稳定的聚类超前滤波器设计

10. 4. 3 离散超前流水线

10. 4. 4 基于2的幂次分解的离散超前流水线

10. 4. 5 在通用分解中实现离散超前流水线

10. 4. 6 受限的滤波器设计技术

10. 5 IIR滤波器的并行处理

10. 6 组合了流水线和并行处理的IIR滤波器

10. 7 利用流水线和并行处理的低功耗IIR滤波器设计

10. 8 流水线自适应数字滤波器

10. 8. 1 弛豫超前变换

10. 8. 2 流水线LMS自适应滤波器

10. 8. 3 用流水线实现随机梯度格型结构

10. 9 结论

10. 10 习题

参考文献

第11章 缩放噪声与舍入噪声

11. 1 引言

11. 2 缩放噪声和舍人噪声

11. 2. 1 缩放操作

11. 2. 2 舍入噪声

11. 3 数字滤波器的状态变量描述

11. 4 缩放噪声和舍入噪声的计算

11. 4. 1 缩放操作

11. 4. 2 舍入噪声

11. 5 流水线IIR滤波器中的舍入噪声

11. 5. 1 一阶IIR滤波器

11. 5. 2 二阶IIR滤波器

11. 6 舍入噪声的状态变量描述计算

11. 7 降速. 重定时和流水线

11. 8 结论

11. 9 习题

参考文献

第12章 格型数字滤波器结构

12. 1 引言

12. 2 Schur算法

12. 2. 1 Schur多项式的计算

12. 2. 2 Schur多项式的正规直交性

12. 2. 3 多项式展开算法

12. 2. 4 应用Schur算法的功率计算

12. 3 基本数字格型滤波器

12. 3. 1 基本格型滤波器的导出

12. 3. 2 基本格型滤波器的逆Schur多项式导出

12. 3. 3 FIR格型滤波器的导出

12. 4 单乘法器格型滤波器的导出

12. 5 归一化格型滤波器的导出

12. 6 可缩放归一化格型滤波器的导出

12. 7 格型滤波器中的舍人噪声计算

12. 7. 1 应用转置定理的舍入噪声计算

12. 7. 2 舍入噪声比较

12. 8 格型IIR数字滤波器的流水线

12. 8. 1 Schur算法的流水线性质

12. 8. 2 基本格型滤波器的流水线

12. 8. 3 单乘法器格型滤波器的流水线

12. 8. 4 归一化格型滤波器的流水线

12. 8. 5 可缩放归一化格型滤波器的流水线

12. 8. 6 重定时流水线的格型滤波器

12. 9 流水线格型滤波器的设计例子

12. 10 低功耗CMOS格型HR滤波器

12. 11 结论

12. 12 习题

参考文献

第13章 位级运算架构

13. 1 引言

13. 2 并行乘法器

13. 2. 1 具有符号扩展的并行乘法

13. 2. 2 Baugh-Wooley乘法器

13. 2. 3 改进的Booth重编码并行乘法器

13. 3 交织布局规则与基于位平面的数字滤波器

13. 4 位串行乘法器

13. 4. 1 利用Homer法则的Iyon位串行乘法器的设计

13. 4. 2 利用脉动映射的位串行乘法器的设计

13. 5 位串行滤波器的设计与实现

13. 5. 1 位串行FIR滤波器

13. 5. 2 位串行IIR滤波器

13. 6 正则符号数运算

13. 6. 1 CSD表示法

13. 6. 2 CSD乘法

13. 7 分布式运算

13. 7. 1 传统的分布式运算

13. 7. 2 使用偏移二进制编码的分布式运算

13. 7. 3 分布式运算的ROM分解

13. 8 结论

13. 9 习题

参考文献

第14章 冗余运算

14. 1 引言

14. 2 冗余数表示

14. 3 无进位基2加法与减法

14. 3. 1 混合基2加法

14. 3. 2 混合基2减法

14. 3. 3 混合基2加法减法器

14. 3. 4 有符号二进制数位加法减法器

14. 4 混合基4加法

14. 4. 1 最大冗余混合基4加法

14. 4. 2 最小冗余混合基4加法

14. 5 基2混合冗余乘法架构

14. 6 数据格式转换

14. 6. 1 非冗余到冗余转换

14. 7 冗余到非冗余转换器

14. 7. 1 最低数位优先转换

14. 7. 2 最高数位优先转换

14. 8 结论

14. 9 习题

参考文献

第15章 数字强度缩减

15. 1 引言

15. 2 子表达式消除

15. 3 多常数乘法

15. 3. 1 线性变换

15. 3. 2 多项式求值

15. 4 数字滤波器中的子表达式共享

15. 5 加性和乘性数字拆分

15. 5. 1 基于行的力口性数字拆分

15. 5. 2 基于列的加性数字拆分

15. 5. 3 乘性数字拆分

15. 6 结论

15. 7 习题

参考文献

第16章 同步流水线. 波流水线和异步流水线

16. 1 引言

16. 2 同步流水线与时钟风格

16. 3 位级流水线VLSI设计中的时钟歪斜与时钟分布

16. 3. 1 时钟歪斜

16. 3. 2 时钟分布

16. 4 波流水线

16. 5 约束空间图与波流水线深度

16. 5. 1 △≤Tclk

16. 5. 2 △≥0

16. 6 波流水线系统的实现

16. 6. 1 NPCPL

16. 6. 2 给定电路的波流水线算法

16. 7 异步流水线

16. 7. 1 捆绑数据协议和双轨协议

16. 7. 2 两相和四相协议

16. 8 信号转换图

16. 9 信号转换图应用于设计互连电路

16. 10 运算单元的实现

16. 10. 1 全定制VLSI实现

16. 10. 2 FPGA实现

16. 11 结论

16. 12 习题

参考文献

第17章 低功耗设计

17. 1 引言

17. 2 理论背景

17. 3 按比例缩小与功耗

17. 4 功耗分析

17. 4. 1 开关活动率

17. 4. 2 物理电容

17. 5 功耗降低技术

17. 5. 1 路径平衡

17. 5. 2 晶体管和逻辑门尺寸优化

17. 5. 3 晶体管重排序

17. 5. 4 用于低功耗的重定时

17. 5. 5 电压按比例缩小和多电源电压

17. 5. 6 双／多-Vth

17. 5. 7 时钟

17. 5. 8 电路风格

17. 6 功耗估计方法

17. 6. 1 基于仿真的方法

17. 6. 2 非仿真性方法

17. 7 结论

17. 8 习题

参考文献

第18章 可编程数字信号处理器

18. 1 引言

18. 2 可编程数字信号处理器的进化

18. 3 DSP处理器的重要特性

18. 3. 1 数据路径

18. 3. 2 存储器架构

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

18. 4 移动通信与无线通信用的DSP处理器

18. 5 多媒体信号处理用的处理器

18. 5. 1 增强对多媒体信号处理的能力

18. 5. 2 媒体处理器

18. 5. 3 具有多媒体辅助部件的通用目的微处理器

18. 6 结论

参考文献

附录A 最短路径算法

附录B 调度技术和分配技术

附录C 欧几里德最大公因子算法

附录D Schur多项式的正规直交性

附录E 快速二进制加法器和乘法器

附录F 位串行系统中的调度

附录G FIR滤波器的系数量化

索引