前言
为何要写这本书

多年以来，笔者在担任项目和团队负责人期间曾做过一系列技术培训，缘由来自多个方面。一是一些优秀骨干员工被挑选担任新开项目或团队的负责人，他们具有良好的职业素养，在以往工作中也积累了不少SoC（片上系统）的知识和经验，虽对一些IP或部分设计环节尤为熟悉，但普遍缺乏对SoC或子系统的完整理解，对SoC设计全流程认识不足，如何帮助他们尽快进入角色，具备把控SoC项目和团队的技术能力，成为加强团队建设和保证项目顺利进行的关键。二是每年都有从学校刚毕业的新员工加入团队，团队成员不断更新，为了维持团队运作和项目开展，需要进行人力资源的调度，相应的技术交流和培训非常必要，可以让员工了解自身负责的部分在整个芯片设计中的作用，清楚项目对相应工作的要求，以及前后相邻工作的协作关系，有助于员工发掘职业兴趣，激发工作热情，更快更好地适应新的工作任务，融入设计团队。三是通过专业培训，可以加强SoC设计方法学的传播，推广和落实设计流程规范，强化设计指导，尤其是一些案例的重点介绍，有助于员工加深印象，形成良好的设计习惯，保证团队设计风格的统一性。四是不同设计环节的团队往往使用不同工具和专业术语，经常会出现交流不畅甚至无法沟通的情形，较为明显的是前端设计工程师与后端设计工程师之间沟通困难，严重时会直接影响项目进度和质量，需要加强不同团队的技术沟通能力。技术培训提供了一种机会，通过传播各个主要设计环节的知识，可以帮助员工了解彼此的工作，熟悉对方使用的概念和方法，甚至使用对方的专业术语描述和讨论问题，提高团队工作的质量和效率。

部分技术培训注重基本概念、原理和方法，比较适合初中级员工。部分技术培训注重专题技术交流，比较适合中高级员工。还有一部分技术培训注重跨专业的知识介绍，除适合设计工程师外，还适合芯片架构师、芯片规划和管理人员。技术培训得到了广大员工的热烈回响，获得了很多积极反馈。

近年来，芯片产业蓬勃发展，许多公司和新项目急需大量优秀开发与设计人员，相关需求更加迫切，如新员工不断进入团队，很多都是跨越了原有的专业领域，必须进行技术培训，以便尽快适应新工作；新项目和新团队的负责人也需要增加专业知识，以便早日胜任重任。受到朋友和同事的鼓励，笔者在以往培训的基础上，结合多年的工程实践，通过整理、完善和充实资料，编写了本书。本书是一本系统化和专业化的设计教程。

内容选择和组织

由于目前市场上已经有很多SoC设计的专业书籍，各种期刊和网站上也可以找到大量文献，因此本书在内容的组织上，需要针对特定对象和领域，才能满足专业从业人员的需求。本书假定读者已具备基本的芯片设计知识和经验，阅读本书，可让读者对SoC设计有全面和深入的理解，为从事复杂SoC的开发打下坚实的基础。有必要澄清，本书注重专业培训和技术交流，并不是一本学术研究型专著。

第一，本书深入和全面地介绍了SoC设计，使读者尽可能多地获取芯片设计知识，满足芯片架构师、建模工程师、项目规划和管理人员、中高级设计工程师的需求。

第二，本书着重整理和介绍了EDA（电子设计自动化）工具所依赖的基本概念和方法，避免成为特定工具的使用手册。

第三，本书介绍了多处理器系统、小芯片（Chiplet）技术、缓存一致性互连等SoC设计的新概念、新技术和新方法，特别介绍了SoC集成等传统文献很少涉及的工程领域。

第四，本书提供了大量的插图，配合文字叙述，帮助读者更易理解设计本意。

内容体系

本书共6章，分为两个部分。

第一部分包括第1～2章，主要介绍了SoC的系统和架构。第1章介绍了SoC的主要子系统和模块的设计要求和任务，讨论了SoC系统评估和架构探索。第2章介绍了SoC集成的基本原理和方法，涉及模块化设计、标准化设计和自动化设计，重点讨论了模块级集成、低速外设模块的架构和集成、芯片级集成。

第二部分包括第3～6章，分别介绍了SoC的各个主要子系统。第3章介绍了处理器子系统，包括现代处理器微架构、多处理器系统、内存访问、多处理器通信和多处理器同步，讨论了处理器性能评估。第4章介绍了存储子系统，其中内存部分涉及内存控制器、物理层接口、多通道内存和内存性能评估，Flash（闪存）部分涉及Flash访存和系统启动等。第5章介绍了互连子系统，包括互连、交叉矩阵、NoC（片上网络）和一致性互连，讨论了互连的延迟和带宽。第6章介绍了接口子系统，讨论了信号完整性和接口信号的基本概念、串行解串器的关键技术和结构，重点介绍了小芯片技术。

本书有2个附录：一个是专业术语的中英文对照；另一个是设计术语索引。

在阅读和学习本书的过程中，建议读者同步查阅其配套书籍《SoC设计高级教程——技术实现》，以便获得更全面和深入的知识。

有关SoC设计的基本概念和方法已在《SoC设计基础教程——系统架构》和《SoC设计高级教程——技术实现》中介绍，建议读者先行阅读。

鉴于本书覆盖范围较广，读者可以按章节顺序阅读，也可以根据兴趣和需要挑选阅读。

补充阅读

各种中外文专业网站上有很多专业介绍、心得、总结和翻译，有些是经典的专业文献，覆盖了几乎所有IP、EDA工具和设计环节，笔者列出了在成书过程中所参考的大量资料，供有兴趣的读者进一步阅读。

本书读者对象

本书的读者对象是具有初步设计经验的专业工程师、芯片规划和项目管理的专业人员。通过阅读本书，SoC架构设计师和芯片级设计工程师，能加深对SoC和SoC设计全流程的了解，IP设计工程师可以增进对全芯片和其他模块设计的深入了解。此外，本书为从事芯片规划和项目管理的专业人员提供了深入的技术细节。

部分内容也可以作为大学和研究院的教材和培训资料，供研究生、老师和科研人员参考。

结语

虽然笔者在动笔时充满了热情和勇气，但是在写作过程中不断遭遇挫折甚至感到痛苦，以致有点难以为继：一方面，工作量超出了笔者最初的估计，有些内容超出了笔者的认知和经验；另一方面，在写作期间的工作变动和任务调整影响了写作进度，有些内容只能忍痛舍弃。所幸终于成文，笔者非常感谢所有予以支持的家人和友人。鉴于此，书中难免存在不足，欢迎广大读者指正。

致谢

本书初稿曾供小范围阅读，一些读者提出了不少意见。在修改稿的基础上，多位技术专家认真审阅了全文，并提出了很多修改意见。本书的审阅专家是何铁军（第1章）、田宾馆（第1章）、徐华锋（第2章）、刘少永（第3章）、张斯沁（第4章）、彭亮（第5章）、夏茂盛（第5章）、于鹏（第6章）。另外，众多朋友花费时间，帮助制作了大量插图，他们是（以笔划为序）马腾、王一涛、王利静、王魏、巨江、田宾馆、刘洋、刘浩、孙浩威、李季、李涛、李敬斌、杨天赐、杨慧、肖伊璠、张广亮、张珂、陆涛、周建文、胡永刚、柳鸣、韩彬、焦雨晴、谭永良、樊萌、黎新龙等。没有他们的付出，本书难以出版，笔者在此向他们表示敬意和感谢。

在本书选题和撰写过程中，笔者得到了电子工业出版社牛平月老师的大力帮助和支持，在此特别致以衷心的感谢。

本书包含两个附录，附录A为专业术语的中英文对照，附录B为设计术语索引。请扫码获取。

本书参考文献和延伸阅读请扫码获取。