第一章 概述
第一章 概 述
主要内容 ·EDA技术的发展历程: ·EDA技术的研究范畴; ·EDA软件系统的构成; ·数字系统设计方法: ·EDA技术的发展趋势
主要内容 • EDA技术的发展历程; • EDA技术的研究范畴; • EDA软件系统的构成; • 数字系统设计方法; • EDA技术的发展趋势
1,1EDA技术的发展历程 EDA技术的发展经历了3个阶段: ·20世纪70年代,采用MOS工艺,可编程逻辑技术及其器 件已经问世,CAD的概念已现雏形,并用于集成电路版图 编辑、PCB布局布线等工作; ·20世纪80年代,采用CMOS(互补场效应管)工艺,出 现了FPGA(Field Programmable Gate Array),CAD 技术应用更为广泛,硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)的出现为EDA技术(Electronic Design Automation)奠定了基础; ·20世纪90年代,硬件描述语言的标准得到确立,集成电 路设计工艺步入了超深亚微米阶段,百万门大规模可编程 逻辑器件的面世,促进了EDA技术的形成和发展
1.1 EDA技术的发展历程 EDA技术的发展经历了3个阶段: • 20世纪70年代,采用MOS工艺,可编程逻辑技术及其器 件已经问世,CAD的概念已现雏形,并用于集成电路版图 编辑、PCB布局布线等工作; • 20世纪80年代,采用CMOS(互补场效应管)工艺,出 现了FPGA(Field Programmable Gate Array),CAD 技术应用更为广泛,硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)的出现为EDA技术(Electronic Design Automation)奠定了基础 ; • 20世纪90年代,硬件描述语言的标准得到确立,集成电 路设计工艺步入了超深亚微米阶段,百万门大规模可编程 逻辑器件的面世,促进了EDA技术的形成和发展
1.1EDA技术的发展历程(续) EDA技术进入21世纪得到的发展: 基于FPGA的DSP技术,为高速数字信号处理算法提供 了实现途径: 。soPC(System On a Programmable Chip)步入了 大规模应用阶段; ·电子设计成果以自主知识产权IP(Intellectual Property)的方式得以明确表达; ·支持标准硬件描述语言且功能强大的EDA软件不断推出; ·电子技术领域全方位融入EDA技术, EDA技术使得电子领域多学科的界限更加模糊,相互包 容、相互渗透,使系统的性能得到进一步提高
1.1 EDA技术的发展历程(续) EDA技术进入21世纪得到的发展: • 基于FPGA的DSP技术,为高速数字信号处理算法提供 了实现途径; • SOPC(System On a Programmable Chip)步入了 大规模应用阶段; • 电子设计成果以自主知识产权IP(Intellectual Property)的方式得以明确表达; • 支持标准硬件描述语言且功能强大的EDA软件不断推出; • 电子技术领域全方位融入EDA技术; • EDA技术使得电子领域多学科的界限更加模糊,相互包 容、相互渗透,使系统的性能得到进一步提高
1.2EDA技术的研究范畴 利用EDA技术进行电子系统设计实现目标的三种形式: ·全定制或半定制ASIC 数字系统模块化设计 PCB设计 器件和系统仿真 ·FPGA/CPLD开发应用 数字电路设计 EDA工具 模拟电路设计 。PCB(印制电路板) FPGA设计 ASIC版图设计 混合电路设计 祖1EDA技术的究前4
1.2 EDA技术的研究范畴 利用EDA技术进行电子系统设计实现目标的三种形式: ● 全定制或半定制ASIC ● FPGA/CPLD开发应用 ● PCB(印制电路板)
1.3EDA软件系统的构成 DA软件系统主要包括以下几个模块: 设计输入编辑器子模块:接受用户的设计描述,转化为系统 内部要求的数据格式,包含了图形编辑器和文本编辑器。 ·HDL综合器子模块:将输入的设计描述转化为与FPGA/CPLD 的基本结构相映射的网表文件。 ·仿真器:计算机按照一定的算法和一定的仿真库对EDA设计 进行模拟,以验证设计,排除错误。 ·布局布线器(适配器):实现由逻辑设计到物理实现的映射。 ·编程下载:将电路设计下载到具体的实际器件,实现硬件电 路
1.3 EDA软件系统的构成 EDA软件系统主要包括以下几个模块: • 设计输入编辑器子模块:接受用户的设计描述,转化为系统 内部要求的数据格式,包含了图形编辑器和文本编辑器。 • HDL综合器子模块:将输入的设计描述转化为与FPGA/CPLD 的基本结构相映射的网表文件。 • 仿真器:计算机按照一定的算法和一定的仿真库对EDA设计 进行模拟,以验证设计,排除错误。 • 布局布线器(适配器):实现由逻辑设计到物理实现的映射。 • 编程下载:将电路设计下载到具体的实际器件,实现硬件电 路
1,4数字系统设计方法 数字系统有多种 设计方法,常见的 有模块化、结构化 编制技术规格说明书 RTL级模型仿真 设计方法,自底向 上(Bottom-up) 的设计方法和自顶 建立DL行为描述模型 逻辑综合 向下(Top-down) 的设计方法。传统 的数字系统设计采 DL行为仿真 门级时序仿真 用自底向上的设计 方法,而现代数字 系统设计都采用自 RTL级建模 硬件测试 顶向下的设计方法
1.4 数字系统设计方法 数字系统有多种 设计方法,常见的 有模块化、结构化 设计方法,自底向 上(Bottom-up) 的设计方法和自顶 向下(Top-down) 的设计方法。传统 的数字系统设计采 用自底向上的设计 方法,而现代数字 系统设计都采用自 顶向下的设计方法。 图1.2 EDA中自顶向下设计流程 编制技术规格说明书 硬件测试 门级时序仿真 逻辑综合 RTL级模型仿真 RTL级建模 HDL行为仿真 建立HDL行为描述模型
1.5EDA技术的发展趋势 EDA技术是现出如下快速发展态势: 现在己经开发出更趋于电路行为级的硬件描述语言, 如System C、SystemVerilog.及系统级混合仿真工具,可 以在同一个开发平台上完成高级语言(C、C++)与标 准DL语言(Verilog HDL、VHDL)或其他更低层次描述 模块的混合仿真。 随着系统开发对DA技术的目标器件各种性能要求的 提高,ASIC和FPGA将更大程度的互相融合
1.5 EDA技术的发展趋势 EDA技术呈现出如下快速发展态势: 现在已经开发出更趋于电路行为级的硬件描述语言, 如System C、SystemVerilog及系统级混合仿真工具,可 以在同一个开发平台上完成高级语言(C、C++)与标 准HDL语言(Verilog HDL、VHDL)或其他更低层次描述 模块的混合仿真。 随着系统开发对EDA技术的目标器件各种性能要求的 提高,ASIC和FPGA将更大程度的互相融合
本章小结 ·本章主要介绍了EDA技术的发展历程、研究范围 和数字系统的设计方法,目的是对EDA技术有 个初步了解: ·在EDA研究范畴中,重点应该放在FPGA/CPLD的 应用开发: ·应该掌握EDA软件工具中设计输入、编译综合、 仿真、布局布线和编程下载等各个模块的功能: ·数字系统的设计方法应该重点掌握自顶向下的 设计方法及其开发流程
本章小结 • 本章主要介绍了EDA技术的发展历程、研究范围 和数字系统的设计方法,目的是对EDA技术有一 个初步了解; • 在EDA研究范畴中,重点应该放在FPGA/CPLD的 应用开发; • 应该掌握EDA软件工具中设计输入、编译综合、 仿真、布局布线和编程下载等各个模块的功能; • 数字系统的设计方法应该重点掌握自顶向下的 设计方法及其开发流程