طراحی دیجیتال سیستم‌های پردازش سیگنال ۲۰۱۱
Digital Design of Signal Processing Systems 2011

طراحی دیجیتال سیستم‌های پردازش سیگنال، طیفی از معماری‌ها و روش‌ها را برای پیاده‌سازی مؤثر الگوریتم‌ها در سخت‌افزار (HW) مورد بحث قرار می‌دهد. این کتاب که تمامی جنبه‌های موضوع را در بر می‌گیرد، شامل تبدیل الگوریتم‌ها از فرمت ممیز شناور به ممیز ثابت، معماری‌های موازی برای بلوک‌های محاسباتی اساسی، زبان توصیف سخت‌افزار Verilog (HDL)، SystemVerilog و دستورالعمل‌های کدنویسی برای سنتز است.

این کتاب همچنین طراحی سطح سیستمِ سیستم روی یک تراشه چند پردازنده‌ای (MPSoC) را پوشش می‌دهد؛ ملاحظاتی در مورد روش‌های مختلف طراحی، از جمله Network on Chip (NoC) و اتصال مبتنی بر Kahn Process Network (KPN) بین عناصر پردازشی. تأکید ویژه‌ای بر پیاده‌سازی برنامه‌های کاربردی جریانی مانند یک سیستم ارتباط دیجیتال در HW شده است. همچنین چندین معماری جدید برای پیاده‌سازی الگوریتم‌های رایج در پردازش سیگنال آشکار شده است. با پوشش جامعی از موضوعات، کتاب ترکیبی مناسب از مثال‌ها را برای نشان دادن روش طراحی ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی:

* راهنمای عملی برای طراحی سیستم‌های دیجیتال کارآمد، پوشش‌دهنده‌ی طیف کاملی از طراحی دیجیتال از منظر پردازش سیگنال دیجیتال
* ارائه‌ی شرح کاملی از بلوک‌های ساختمانی HW و معماری‌های آن‌ها، در حالی که به تشریح استفاده مؤثر از منابع محاسباتی تعبیه شده مانند ضرب‌کننده‌ها، جمع‌کننده‌ها و حافظه‌ها در FPGAها نیز می‌پردازد.
* پوشش معماری سطح سیستم با استفاده از NoC و KPN برای برنامه‌های کاربردی جریانی، ارائه نمونه‌هایی از ساختاربندی کد MATLAB و نگاشت آسان آن در HW برای این برنامه‌ها.
* توضیح معماری‌های مبتنی بر ماشین حالت و میکرو-برنامه با مطالعات موردی جامع برای نگاشت برنامه‌های پیچیده.

تکنیک‌ها و مثال‌های مورد بحث در این کتاب در محصولات برنده جایزه مرکز تحقیقات پیشرفته در مهندسی (CARE) استفاده شده است. رادیو تعریف شده توسط نرم‌افزار، سیستم نظارت بر VoIP 10 گیگابیتی و تجهیزات نظارت دیجیتال به ترتیب جوایز APICTA (اتحاد اطلاعات و ارتباطات آسیا و اقیانوسیه) را در سال 2010 برای طراحی‌های منحصر به فرد و موثر خود دریافت کرده‌اند.

Digital Design of Signal Processing Systems discusses a spectrum of architectures and methods for effective implementation of algorithms in hardware (HW). Encompassing all facets of the subject this book includes conversion of algorithms from floating-point to fixed-point format, parallel architectures for basic computational blocks, Verilog Hardware Description Language (HDL), SystemVerilog and coding guidelines for synthesis.

The book also covers system level design of Multi Processor System on Chip (MPSoC); a consideration of different design methodologies including Network on Chip (NoC) and Kahn Process Network (KPN) based connectivity among processing elements. A special emphasis is placed on implementing streaming applications like a digital communication system in HW. Several novel architectures for implementing commonly used algorithms in signal processing are also revealed. With a comprehensive coverage of topics the book provides an appropriate mix of examples to illustrate the design methodology.

Key Features:

• A practical guide to designing efficient digital systems, covering the complete spectrum of digital design from a digital signal processing perspective
• Provides a full account of HW building blocks and their architectures, while also elaborating effective use of embedded computational resources such as multipliers, adders and memories in FPGAs
• Covers a system level architecture using NoC and KPN for streaming applications, giving examples of structuring MATLAB code and its easy mapping in HW for these applications
• Explains state machine based and Micro-Program architectures with comprehensive case studies for mapping complex applications

The techniques and examples discussed in this book are used in the award winning products from the Center for Advanced Research in Engineering (CARE). Software Defined Radio, 10 Gigabit VoIP monitoring system and Digital Surveillance equipment has respectively won APICTA (Asia Pacific Information and Communication Alliance) awards in 2010 for their unique and effective designs.