【文章內(nèi)容簡介】 綜合 、 版圖綜合和測試碼生成 ， 而且可以使各個仿真器對同一個設計進行協(xié)同仿真 ， 進一步提高了EDA系統(tǒng)的工作效率和設計的正確性 。 第 1章 EDA技術概述 5． 庫 (Library)的引入 EDA工具之所以能夠完成各種自動設計過程 ， 關鍵是有各類庫的支持 ， 如邏輯模擬時的模擬庫 、 邏輯綜合時的綜合庫 、 版圖綜合時的版圖庫 、 測試綜合時的測試庫等 。 這些庫都是 EDA設計公司與半導體生產(chǎn)廠商緊密合作 、 共同開發(fā)的 。 集成電路技術的進展不斷對 EDA技術提出新的要求 ， 促進了 EDA技術的發(fā)展 。 EDA工具的發(fā)展經(jīng)歷了兩個大的階段 ， 即物理工具階段和邏輯工具階段 。 第 1章 EDA技術概述 物理工具用來完成設計中的實際物理問題 ， 如芯片布局 、 印刷電路板布線等 。 另外它還能提供一些設計的電氣性能分析 ， 如設計規(guī)則檢查 。 這些工作現(xiàn)在主要由集成電路廠家來完成 。 邏輯工具是基于網(wǎng)表 、 布爾邏輯 、 傳輸時序等概念的 。 首先由原理圖編輯器或硬件描述語言進行設計輸入 ， 然后利用 EDA系統(tǒng)完成邏輯綜合 、 仿真 、 優(yōu)化等過程 ， 最后生成物理工具可以接受的網(wǎng)表或 VHDL、VerilogHDL的結構化描述 。 現(xiàn)在 EDA已被理解為一個整體的概念 ， 即電子系統(tǒng)設計自動化 。 第 1章 EDA技術概述 可編程專用集成電路 ASIC 概述 可編程 ASIC特別是現(xiàn)代可編程 ASIC(CPLD、FPGA)的出現(xiàn) ， 使得電子設計工程師或科研人員有條件在實驗室內(nèi)快速 、 方便地開發(fā)專用集成電路 ， 這些專用集成電路往往就是一個復雜的數(shù)字系統(tǒng) 。 因此 ，可以說可編程 ASIC給現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設計帶來了極大的變革 。 第 1章 EDA技術概述 簡單可編程 ASIC主要指早期開發(fā)的可編程邏輯器件 PLD(Programmable Logic Device)，它們通常由 “ 與陣列 ” 和 “ 或陣列 ” 組成，能夠用來實現(xiàn)任何以 “ 積之和 ” 形式表示的各種布爾邏輯函數(shù)。當 “ 與 ” 和“ 或 ” 兩個陣列都為可編程時，這個器件就稱為 PLA，其變形是 PROM、 PAL和 GAL， PROM具有固定的與陣列和可編程的或陣列， PAL和 GAL具有可編程的與陣列和固定的或陣列。 第 1章 EDA技術概述 PAL和 GAL是早期得到廣泛應用的可編程 ASIC器件 。 PAL器件一般用熔絲鏈路作為可編程開關 ， 是一次性可編程的 。 GAL器件則可反復編程 ， 它采用了E2CMOS工藝 ， 實現(xiàn)了電可擦除和電可改寫 ， 為設計和修改提供了極大的方便 。 第 1章 EDA技術概述 復雜可編程 ASIC主要是指復雜可編程邏輯器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)，它是 20世紀 80年代后期得到迅速發(fā)展的新一代可編程 ASIC。早期的 PLD結構簡單，具有成本低、速度高、設計簡便等優(yōu)點，但其規(guī)模小，通常只有幾百個等效邏輯門，難以實現(xiàn)復雜的邏輯。為了增加 PLD的密度，擴充其功能，一些廠家對 PLD的結構進行了改進，例如，在兩個邏輯陣列的基礎上大量增加輸出宏單元，提供更大的與陣列以及采用分層次結構邏輯陣列等，使 PLD逐漸向復雜可編程邏輯器件過渡。 第 1章 EDA技術概述 進入 20世紀 90年代后，復雜可編程邏輯器件已經(jīng)成為可編程 ASIC的主流產(chǎn)品，在整個 ASIC市場占有了較大的份額。它們一般都具有可重編程特性，實現(xiàn)的工藝有 EPROM技術、閃爍 EPROM技術和 E2PROM技術。在互連特性上， CPLD采用連續(xù)互連方式，即用固定長度的金屬線實現(xiàn)邏輯單元之間的互連。這種連續(xù)式的互連結構能夠方便地預測設計的時序，同時保證了 CPLD的高速性能。 CPLD的集成度一般可達數(shù)千甚至數(shù)萬門，能夠實現(xiàn)較大規(guī)模的電路集成。 第 1章 EDA技術概述 現(xiàn)場可編程 ASIC主要是指現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)，它是與傳統(tǒng)PLD不同的一類可編程 ASIC。它具有類似于半定制門陣列的通用結構，即由邏輯功能塊排列成的陣列組成，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能塊來實現(xiàn)所需的設計。 FPGA與掩膜編程門陣列的不同之處就在于它是由用戶現(xiàn)場編程來完成邏輯功能塊之間的互連，而后者需由 IC工廠通過掩膜來完成互連。 因此，在某種意義上說， FPGA是一種將門陣列的通用結構與 PLD的現(xiàn)場可編程特性融于一體的新型器件，具有集成度高、通用性好、設計靈活、編程方便、產(chǎn)品上市快等多方面的優(yōu)點。 第 1章 EDA技術概述 FPGA可反復編程 ， 并能實現(xiàn)芯片功能的動態(tài)重構 。FPGA的設計可在廠家提供的開發(fā)系統(tǒng)中快速有效地完成 ， 生成的設計文件以構造代碼的形式存儲在 FPGA外的存儲體中 。 系統(tǒng)上電時將這些構造代碼讀入 FPGA內(nèi)由 SRAM構成的配置存儲器 ， 并由各個配置存儲單元控制 FPGA中的可編程資源實現(xiàn)用戶的專用設計 。 第 1章 EDA技術概述 與傳統(tǒng)的可編程邏輯器件相比 ， FPGA由于采用了類似門陣列的通用結構 ， 其規(guī)?？梢宰龅幂^大 ， 可實現(xiàn)的功能更強 ， 設計的靈活性也更大 。 FPGA中包含豐富的觸發(fā)器資源 ， 有些還具有諸如片上 RAM、 內(nèi)部總線等許多系統(tǒng)級的功能 ， 因而完全可以實現(xiàn)片上系統(tǒng)的集成 。 就互連結構而言 ， 典型的 FPGA通常采用分段互連式結構 ， 具有走線靈活 ， 便于復雜功能的多級實現(xiàn)等優(yōu)點 ， 但與此同時也帶來了布線復雜度增加 、 輸入至輸出的延時變大及總的性能估計較困難等問題 。 第 1章 EDA技術概述 隨著用戶對 FPGA性能要求的多樣化 ， 出現(xiàn)了各種改進結構的 FPGA。 目前 FPGA的生產(chǎn)廠家已由最初的一家增加到十多家 ， 其產(chǎn)品日益豐富 ， 性能不斷完善 ， 成為最受歡迎的器件之一 。 第 1章 EDA技術概述 主要特點 與掩膜 ASIC相比 ， 可編程 ASIC具有以下特點：