数字电路与系统设计8课件.pptVIP

第8章 电子设计自动化;8.1 EDA概述;EDA作为一门崭新的学科， 它的知识体系结构为：  ① 现代电子设计理论； ② 可编程逻辑器件原理、 结构及应用； ③ 硬件描述语言； ④ EDA工具的开发和应用； ⑤ EDA设计方法论； ⑥ EDA的应用及实践。;8.1.1 EDA的发展概况 集成电路技术的发展不断地给EDA技术提出新的要求，对EDA技术的发展起了巨大的推动作用。从20世纪60年代中期开始， 人们就不断地开发出各种计算机辅助设计工具来帮助设计人员进行集成电路和电子系统的设计。 近40年来， EDA技术大致经历了计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）、 计算机辅助工程CAE（Computer Aided Engineering）和电子系统设计自动化ESDA（Electronic System Design Automation）三个发展阶段。 ; 1．CAD阶段（20世纪60年代中期～20世纪80年代初期） 20世纪70年代，随着中、小规模集成电路的开发和应用，传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法已无法满足设计精度和效率的要求， 于是工程师们开始进行二维平面图形的计算机辅助设计， 这样就产生了第一代EDA工具， 设计者也从繁杂、 机械的计算、布局和布线工作中解放了出来。 但在EDA发展的初始阶段， EDA工具的供应商只有几家，产品几乎全部面向PCB设计、电路模拟或IC版图设计。例如，目前常用的PCB布线软件Protel的早期版本Tango、用于电路模拟的SPICE软件以及后来产品化的IC版图编辑与设计规则检查系统等软件，都是这个时期的产品。 ; 20世纪80年代初，随着集成电路规模的增大， EDA技术有了较快的发展。更多的软件公司，如当时的Mentor公司、Daisy Systems及Logic System公司等进入EDA领域，开始提供带电路图编辑工具和逻辑模拟工具的EDA软件， 主要解决了设计实现之前的功能检验问题。  总的来讲，这一阶段的EDA水平还很低， 对设计工作的支持十分有限，主要存在两个方面的问题需要解决：; ① EDA软件的功能单一、相互独立。这个时期的EDA工具软件都是分别针对设计流程中的某个阶段开发的，一个软件只能完成其中的一部分工作， 所以设计者不得不在设计流程的不同阶段分别使用不同的EDA软件包。 然而， 由于不同的公司开发的EDA工具之间的兼容性较差，为了使设计流程前一级软件的输出结果能够被后一级软件接受，就需要人工处理或再运行另外的转换软件， 这往往很繁琐， 势必影响设计的速度。  ② 对于复杂电子系统的设计，不能提供系统级的仿真和综合， 所以设计中的错误往往只能在产品开发的后期才能被发现， 这时再进行修改十分困难。 ; 2． CAE阶段（20世纪80年代初期～20世纪90年代初期） 这个阶段在集成电路与电子系统设计方法学以及设计工具集成化方面取得了许多成果。各种设计工具，如原理图输入、 编译与连接、 逻辑模拟、 逻辑综合、 测试码生成、 版图自动布局以及各种单元库均已齐全。 不同功能的设计工具之间的兼容性得到了很大改善，那些不走兼容道路、 想独树一帜的CAD工具受到了用户的抵制，逐渐被淘汰。EDA软件设计者采用统一数据管理技术，把多个不同功能的设计软件结合成一个集成设计环境。 按照设计方法学制定的设计流程， 在一个集成设计环境中就能实现由寄存器传输级RTL（Register Transfers Level）开始，从设计输入到版图输出的全程设计自动化。 在这个阶段， 基于门阵列和标准单元库设计的半定制ASIC得到了极大的发展， 将电子系统设计推入了ASIC时代。 但是，大部分从原理图出发的CAE工具仍然不能适应复杂电子系统的要求， 而且具体化的元件图形制约着优化设计。; 3． ESDA阶段（20世纪90年代以来） 20世纪90年代以来， 集成电路技术以惊人的速度发展， 其工艺水平已经达到深亚微米级， 一个芯片上可以集成数百万甚至上千万只晶体管， 工作频率可达GHz。 这不仅为片上系统SOC（System On Chip）的实现提供了可能， 同时也给EDA技术提出了更高的要求，促进了EDA技术的发展。  在这一阶段，出现了以硬件描述语言、 系统级仿真和综合技术为基本特征的第三代EDA技术， 它使设计师们摆脱了大量的具体设计工作，而把精力集中于创造性的方案与概念构思上， 从而极大地提高了系统设计的效率，缩短了产品的研制周期。 EDA技术在这一阶段的发展