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| 編輯推薦： |
（1）提供了丰富的案例，都是通信、计算机和网络领域具有一定代表性的典型数字电路，覆盖范围广，通用性较强。
（2）每个设计案例均给出了电路的应用背景、算法原理、Verilog HDL设计代码和仿真验证代码，并对典型仿真结果进行分析与说明，完备性较高，易于学习。
（3）所有代码都经过了工程实践验证，可以直接应用于数字系统的设计，可以采用FPGA或者专用集成电路进行实现，实用性强。
（4）注重将数字系统设计方法学知识融入不同类型的设计案例之中，帮助读者熟悉不同类型复杂数字系统的设计方法。
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| 內容簡介： |
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本书精选了通信、计算机和网络领域9类共20余个典型电路，包括网络接口、存储管理、帧同步、CAM和TCAM、哈希散列查找、深度包检测、漏桶算法、数据交换单元和SM4加解密电路，给出了每个电路的功能说明、算法原理和内部结构，以及完整的VerilogHDL设计代码和仿真测试代码。本书中的所有代码都在FPGA开发环境上进行了实际验证，可以直接应用于读者的设计实践中，具有良好的参考价值。 本书主要面向具有一定VerilogHDL语法基础，着手进行大规模数字系统设计的电子技术、计算机、通信和网络领域的高年级本科生、研究生和已经进入工作岗位的工程技术人员。
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| 關於作者： |
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乔庐峰，博士，陆军工程大学通信工程学院教授、硕士生导师。近20年一直从事通信、网络类数字系统架构和关键算法研究，以及核心电路设计工作，多项成果以FPGA和专用集成电路形式实现并得到实际应用，积累了丰富的理论和工程实践经验。指导硕士研究生40余名，在国内外期刊、会议发表论文50余篇，被SCI、EI检索20余篇，出版教材10部，在电路技术方面申请发明专利十余项，获得省部级教学成果奖励和科技进步奖励6项。
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| 目錄：
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第1章简单以太网网卡电路
1.1接收MAC控制器的设计
1.1.1mac_r的MII接口
1.1.2mac_r与后级电路的
接口队列
1.1.3802.3 CRC32校验
运算电路
1.1.4mac_r电路设计
1.1.5mac_r测试台
代码设计
1.2发送MAC控制器设计
1.2.1mac_t的MII接口
1.2.2mac_t电路设计
1.3处理器接口电路设计
1.4NIC顶层设计文件及
仿真分析
第2章LRU算法与电路实现
2.1LRU电路的功能
2.1.1LRU在Cache管理
中的应用
2.1.2LRU电路在路由
查找中的应用
2.2LRU算法原理
2.3LRU电路实现
2.3.1电路符号图
2.3.2电路状态图
2.4LRU电路的仿真验证
平台设计
2.5LRU电路仿真分析
2.5.1LRU中的链表
建立操作仿真
2.5.2LRU中的链表
更新操作
第3章典型帧同步电路
3.1PDH E1帧同步电路
3.2SDH帧同步电路
第4章CAM和TCAM电路的
设计与应用
4.1基于CAM的以太网查
找电路
4.2采用TCAM实现IP地址的
长前缀匹配
第5章基于链表结构的哈希
查找技术
5.1简介
5.1.1哈希散列算法的
基本原理
5.1.2基于哈希链表的
冲突解决方法
5.1.3多桶哈希查找
算法
5.1.4哈希函数的
选择方法
5.2基于链表结构的哈希查找
电路的实现与仿真分析
5.2.1基于链表结构的哈希
查找电路的功能
5.2.2基于链表结构的哈希
查找电路的实现
5.2.3仿真验证平台的
设计
5.2.4基于链表结构的哈希查
找电路的仿真分析
5.3多桶哈希查找电路的
设计与仿真分析
5.3.1双桶哈希查找电路的
设计
5.3.2双桶哈希查找电路的
仿真分析
第6章深度包检测算法与
电路实现
6.1应用背景
6.1.1深度包检测
6.1.2正则表达式
6.2基于硬件逻辑的DFA
匹配引擎
6.2.1电路实现
6.2.2电路仿真验证
平台设计
6.3面向存储的DFA
匹配引擎
6.3.1电路实现
6.3.2电路仿真验证
平台设计
第7章漏桶算法与电路实现
7.1漏桶算法在网络
设备中的应用
7.2漏桶算法的电路实现
第8章典型数据交换单元的
原理与设计
8.1crossbar的原理与设计
8.1.1crossbar的工作
原理
8.1.28×8 crossbar的
电路实现
8.2共享缓存交换单元算法
原理与电路实现
8.2.1共享存储交换单元的
工作原理
8.2.2共享缓存交换结构及
工作流程
8.2.3switch_core中的
自由指针队列
管理电路
8.2.4switch_core电路
的设计实现
第9章SM4加/解密算法原理与
电路实现
9.1加/解密算法
9.1.1加密运算
9.1.2解密运算
9.2代码分析
9.2.1顶层模块
9.2.2总控模块
9.2.3F函数代码分析
9.2.4Sbox代码分析
9.2.5测试验证
参考文献
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| 內容試閱：
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本书根据作者长期教学科研实践，精选了通信、计算机和网络领域9类20余个典型电路，包括简单以太网网卡电路、LRU算法与电路、串行和并行帧同步电路、CAM和TCAM电路、基于链表结构的哈希查找电路、深度包检测算法与电路、漏桶算法与电路、典型数据交换单元和SM4加/解密电路，给出了每个电路的应用环境、算法原理、电路框图、接口定义和工作流程，以及经过实际验证的设计代码和仿真测试代码。目前，Verilog HDL类书籍普遍偏重基本语法教学和基本电路设计，或者讲授FPGA设计流程，本书则重在帮助具有初步语法基础的读者通过对各类典型工程案例的学习，熟悉通信、计算机和网络领域典型电路的设计与实现，有效积累大规模数字系统设计知识和实际的工程技术经验，为进一步进行本领域的创新实践打下坚实基础。
本书具有以下主要特点： ①所选择的案例均具有一定代表性，并且是现有书籍中涉及较少的； ②每个案例均给出了电路的应用背景、算法原理、电路设计代码和仿真验证代码，完备性较高，易于学习； ③所有代码都经过了工程实践验证，可以直接应用于通信、计算机和网络类数字系统的设计，可以采用FPGA或者专用集成电路实现； ④本书注重将数字系统设计方法学知识融入不同类型的设计案例之中，有助于增加读者对复杂数字系统设计工程学知识的了解，可对其他电路设计起到指导作用。结合每个典型电路，本书注重对同类电路设计方法的归纳和总结，介绍同类电路设计实现时的共性问题，帮助读者在面对一个基本设计需求或设计任务时，懂得如何分析问题和考虑问题，终使用硬件描述语言实现所需的目标电路。
本书共分为9章，每章的主要内容如下：
第1章介绍了简单以太网网卡电路。具体内容包括MAC控制器电路、简单接口队列、802.3 CRC32校验运算电路和典型处理器接口电路，以此为基础，给出了网卡的顶层电路。
第2章介绍了LRU算法与电路。LRU算法广泛应用于计算机系统和网络设备中，可用于进行计算机存储空间的管理和路由查找电路存储空间的管理。本章详细分析了LRU的算法原理、电路功能、状态跳转图，并对关键功能进行了全面的仿真分析。
第3章介绍了传输系统中对传输帧进行接收同步的电路，包括PDH传输系统中的E1帧同步电路和SDH传输系统中的并行帧同步电路。
第4章介绍了CAM和TCAM电路的设计与应用。CAM和TCAM是两种内容可寻址存储器，本章介绍了二者的功能，给出了基于CAM的以太网查找电路和采用TCAM实现的IP地址长前缀匹配查找电路。
第5章介绍了基于链表结构的哈希查找技术。针对哈希冲突，给出了基于哈希链表和基于多桶哈希的冲突解决方法，分别给出了具体的电路实现，进行了系统的仿真分析。
第6章介绍了广泛应用于网络安全领域的深度包检测算法与电路，介绍了深度包检测的概念和正则表达式； 给出了基于硬件逻辑的DFA匹配引擎和面向存储的DFA匹配引擎。
第7章介绍了漏桶算法与电路实现。在网络设备中，如果需要在入口处对特定业务流的流量特征进行监管，检查其是否符合约定的流量特征； 或者在出口处对特定业务流进行流量整形，使得某些特定的业务流按照给定的流量特征输出，那么可以使用漏桶算法及相应的电路加以实现。随着用户对网络服务质量要求的不断提高，此类电路的应用日益广泛。
第8章分别介绍了典型数据交换单元crossbar的工作原理与电路实现以及典型共享缓存交换单元的算法原理与电路实现。二者是网络设备中为常见的基本交换单元，可以单独使用，也可以组合起来构成大容量的交换网络。
第9章分析了SM4加/解密算法原理与电路实现。本章的主要内容包括SM4加/解密算法的基本原理和加/解密运算的基本过程，给出了完整的加/解密运算代码并进行了仿真验证分析。
阅读本书时，有以下几点需要注意：
（1） 本书的设计代码均采用可综合风格的Verilog HDL实现，仿真验证代码主要基于task高效实现。
（2） 在代码中主要使用了FIFO和RAM两类IP核。本书的IP核主要基于Xilinx的ISE或Vivado集成开发环境生成，如果使用其他开发环境，只需略作调整即可。本书的所有代码都可以直接在Xilinx的ISE或Vivado集成开发环境下进行实际验证和仿真分析，也可方便地移植到其他开发环境下。
（3） 本书中所有状态机均采用混合类型而非传统的米里型和摩尔型，更适合设计复杂状态机，使代码可读性更强。
（4） 为了更好地分析仿真结果，模拟真实电路中的门延迟，在代码的赋值语句中加入了延迟，有利于分析信号跳变与时钟上升沿之间的关系。
(5) 部分电路旁边配有二维码，可以用手机扫描查看电子文件。
本书由陆军工程大学乔庐峰教授，陈庆华、晋军、续欣副教授和赵彤工程师编著，孙明乾、王乾、王雷淘、吴崇杰等硕士研究生参与了部分代码调试和验证工作。
编者2021年3月
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