第1章 EDA技术概述

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1、第1章EDA技术概述第1节EDA技术的发展过程第2节EDA技术主要内容第3节数字系统设计的基本流程小结1.1EDA技术的发展过程电子设计自动化（ElectronicsDesignAutomation,简称EDA）技术是以计算机科学和微电子技术发展为先导，汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软件工具。EDA技术伴随着计算机、集成电路、电子系统设计的发展，经历了计算机辅助设计（ComputerAss

2、istDesign,简称一CAD）、计算机辅助工程设计（ComputerAssistEngineering,简称CAE）和电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation,简称EDA）三个发展阶段。下一页返回1.1EDA技术的发展过程1.1.120世纪70年代的计算机辅助设计（CAD）阶段早期的电子系统硬件设计采用的是分立元件，随着集成电路的出现和应用，硬件设计进入到发展的初级阶段，初级阶段的硬件设计大量选用中小规模集成电路，入们将这些器件焊接在电路板上，做成板级电子系统，对电子系统的调试是在组

3、装好的印制电路板（PrintedCircuitBoard，简称PCB）上进行的。与分立元件为基础的早期设计阶段不同，初级阶段硬件设计的器件选择是各种逻辑门、触发器、寄存器和编码译码器等集成电路，设计师只要熟悉各种集成电路制造厂商提供的标准电路产品说明书，并掌握PCB布图工具和一些辅助性的设计分析工具，就可从事设计活动。下一页返回上一页1.1EDA技术的发展过程传统的手工布线无法满足产品复杂性的要求，更不能满足工作效率的要求。这时，入们开始将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动，如布图布线工作用二维图形编辑与分析的CAD

4、工具替代，最具代表性的产品就是美国ACCEL公司开发的Tango布线软件。EDA技术发展初期，PCB布图布线工具受到计算机工作平台的制约（计算机性能的限制），能支持的设计工作有限且性能比较差，效率较低。下一页返回上一页1.1EDA技术的发展过程1.1.220世纪80年代的计算机辅助工程设计（CAE）阶段初级阶段的硬件设计是用大量不同型号的标准芯片实现电子系统设计，随着微电子工艺的发展，相继出现了集成上万只晶体管的微处理器、集成几十万直到上百万存储单元的随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。此外，支持定制单

5、元电路设计的硅编辑、掩膜编程的门阵列，如标准单元的半定制设计方法以及可编程逻辑器件等一系列微结构和微电子学的研究成果都为电子系统的设计提供了新天地。下一页返回上一页1.1EDA技术的发展过程20世纪80年代初的EDA工具主要以逻辑模拟、定时分析、故障仿真、自动布局和布线为核心，重点解决电路设计没有完成之前的功能检验等问题。到了后期，EDA工具己经可以进行设计描述、综合与优化和设计结果验证。如果说20世纪70年代的自动布局布线的CAD工具代替了设计工作中绘图的重复劳动，那么20世纪80年代出现的具有自动综合能力的CA

6、E工具则代替了设计师的部分设计工作，为成功开发电子产品创造了有利条件。但是，大部分从原理图出发的EDA工具仍然不能适应复杂电子系统设计的要求，而且具体化的元件图形制约着优化设计。下一页返回上一页1.1EDA技术的发展过程1.1.320世纪90年代电子系统设计自动化（EDA）阶段为了满足不同的系统用户提出的设计要求，最好的办法是由用户自己设计芯片，让他们把想设计的电路直接设计在自己的专用芯片上。微电子技术的发展，特别是可编程逻辑器件的发展，微电子厂家可以为用户提供各种规模的可编程逻辑器件，使设计者通过设计芯片实现电子

7、系统功能。EDA工具的发展，又为设计师提供了全线电子系统设计自动化工具。这个阶段发展起来的EDA工具，目的是在设计前期将设计师从事的许多高层次设计由工具来做，如可以将用户要求转换为设计技术规范，有效地处理可用的设计资源与理想的设计目标之间的矛盾，按具体的硬件、软件和算法分解设计等。下一页返回上一页1.1EDA技术的发展过程由于微电子技术和EDA工具的发展，设计师可以在不太长的时间内使用EDA工具，通过一些简单标准化的设计过程，利用微电子厂家提供的设计库完成数万门专用集成电路（ASIC）系统的设计与验证。20世纪90

8、年代，设计师逐步从使用硬件转向设计硬件，从电路级电子产品开发转向系统级电子产品开发（即片上系统集成Systemonachip），因此EDA工具是以系统级设计为核心，包括系统行为级描述与结构级综合，系统仿真与测试验证，系统划分与指标分配，系统决策与文件生成等一整套的电子系统设计自动化工具。EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且能提供独立于工艺和厂家的系统级