第6章 集成电路设计的eda系统

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1、2012-11-10本章主要内容高级层描述及模拟第六章综合集成电路设计的EDA系统逻辑模拟电路模拟工艺模拟器件模拟版图设计的EDA工具EDA系统简介EDA：电子设计自动化EDA系统是指以计算机为工作平台，融合6.1集成电路设计的EDA系统概述应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD(计算机辅助设计)通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB(印刷电路板)设计。EDA系统的发展历程EDA技术第一代CAD系统：20世纪60

2、-80年代，主要以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬用于版图编辑和设计规则检查；件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程器件的开发软件第二代CAD阶段：80-90年代，主要用于原及实验开发系统为设计工具，自动完成用软理图输入、模拟仿真和版图编辑与验证；件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编第三代CAD阶段：90年代以后，主要用于译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化复杂电路设计、可编程器件设计；、布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目前，EDA系统正向第四代推进，

3、使集成目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成电路设计可以在更高层级展开。芯片的一门多学科融合的新技术。12012-11-10目前EDA系统的作用设计信息输入：语言输入编辑工具高层级描述的图形输入工具：VHDL功能图输入、逻辑图/电路图输入、版图输入6.2高级层描述与模拟设计实现：综合器设计验证：验证系统/电路符合功能/性能要求及设计规则要求模拟器进行模拟（仿真）分析设计规则的检查硬件语言的诞生VHDL语言随着集成电路规模的增大和复杂度的提1

4、987年底，VHDL被IEEE(美国电子与电气协高，直接把总体结构用逻辑图和布尔方会)和美国国防部确认为标准硬件描述语言。程在逻辑级上进行硬件描述显得过于复用来描述硬件电路，可以抽象地表示电路的杂，因此需要在更高层次上对系统进行行为和结构（完成什么功能，怎样组成）。描述。因此逐渐出现了多种硬件描述语作用：在集成电路设计过程中，支持从系统言。级到门和器件级的电路描述，并具有在不同设计层次上的模拟验证机制。也可作为综合目前主要的两种硬件描述语言：VHDL软件的输入语言，支持电路描述由高层向低和V

5、erilog层的转换。VHDL语言的基本结构结构体的功能描述VHDL的基本结构：设计实体和结构体行为描述：表示输入和输出之间转换的行设计实体为(信号的变化、组合和传播)，进程是行用于实体命名以及实体与外部环境的接口描述为描述的基本单元，进程之间是并行的，，不涉及其内部行为及结构。进程内部是顺序执行的。一个硬件单元在VHDL中看作一个设计实体。结构描述：表示部件及其相互间的连接关结构体(实体的功能描述)系。用来建立实体输入与输出之间的关系，给出设数据流描述：在行为表示的同时，也表

6、示计实体的结构和行为。了进程间的通信，隐含了结构的表示。一个设计实体可以有很多结构体，代表实体的不同实现方案。22012-11-10VHDL语言的组成VHDL语言描述举例例：2选1选择器的VHDL描述Verilog语言Verilog硬件描述语言是Gateway在1983年到1984年设计实现的。1989年Cadence收购了Gateway后，于1990年将这种语言公布。Verilog描述的基本单元是模块，将电路实际6.3综合上描述成一组模块及其连接，每个模块具有一个名称、一组命名端口组成

7、的接口、一组局部网络和寄存器以及一个实体。与VHDL相比，语言比较自由，容易出错，VHDL更适合系统级,算法级等高层级描述。综合高级综合基本概念基本概念将算法级描述转换为寄存器传输级结构描述。综合是通过附加一定的约束条件，从设计的高层次向低层次转换的过程，是一种自动设核心计的过程。调度：将数据流图中的操作赋给各控制步，确分类(根据转换的设计层次不同)定相应的时序。分配：确定相应的寄存器传输级单元来实现各高级综合：从算法级到寄存器传输级种操作，产生相应的数据通道，也就是将数据

8、逻辑综合：从寄存器传输级到逻辑级处理、存储以及传输等行为与元件对应起来。32012-11-10逻辑综合逻辑综合的过程基本概念向逻辑综合器输入HDL描述；通过逻辑综合器结合单元库，将寄存器传输综合器进行分析编译形成一种逻辑结构(级转换成逻辑级描述。该结构由逻辑单元组成)；输入逻辑优化(降低面积，提高速度)；逻辑设计描述逻辑工艺映射(映射到一个与特定工艺相输出关的目标单元库)；逻辑网表或逻辑图生成逻辑网表。综合的特点综合具有多值性，相同的功能可以由多种不同的逻辑网表实现，出现