EDA引言

在2006年全国科学大会上的讲话中提出 2006年全国科学大会上的讲话中提出 了到2020 2020年 将我国建设成为创新型国家 了到2020年，将我国建设成为创新型国家 的宏伟目标， 的宏伟目标，并在讲话中多次强调
胡锦涛
建设创新型国家，核心就是坚持自主创新， 建设创新型国家，核心就是坚持自主创新， 将增强自主创新能力作为发展科学技术的战略 基点。 基点。 原始创新孕育着科学技术质的变化和发展， 原始创新孕育着科学技术质的变化和发展， 是一个民族对人类文明进步作出贡献的重要体 也是当今世界科技竞争的制高点。 现，也是当今世界科技竞争的制高点。 文明的历史， 文明的历史，基本上乃是人类创造能力的记 载。
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C/C++语语语语语语
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问题的提出
问题一：缺失实用CPU硬件设计这一重要内容 问题一 缺失实用CPU硬件设计这一重要内容 缺失实用CPU 问题二：自主创新能力培养与训练方面的课程内容偏少 问题二 自主创新能力培养与训练方面的课程内容偏少
不少计算机专业学生存在“重软轻硬” 不少计算机专业学生存在“重软轻硬”，“欺软怕硬”，甚至“只软不硬”的现象 欺软怕硬” 甚至“只软不硬” 学生们只将注意力和兴趣集中在各种编程环境、开发工具、数据库、 ，学生们只将注意力和兴趣集中在各种编程环境、开发工具、数据库、计算机网络的 集成技术上面，对于硬件技术的学习和应用研究不感兴趣或望而生畏。 集成技术上面，对于硬件技术的学习和应用研究不感兴趣或望而生畏。 学者还认为 甚至有的学者还认为，计算机专业的学生可以“只要用键盘、 甚至有的学者还认为，计算机专业的学生可以“只要用键盘、鼠标就能演奏出各种 美妙的音乐” 美妙的音乐”。 从创造能力培养的角度看， 从创造能力培养的角度看，软件设计人员只须拥有逻辑上的单向一维思维能力就能保 证软件设计的成功。 证软件设计的成功。 即过量单纯的软件设计，不断强化了设计者纯逻辑性思维 收敛性思维。显然， 纯逻辑性思维和 即过量单纯的软件设计，不断强化了设计者纯逻辑性思维和收敛性思维。显然，这与 培养植根于多维多向的发散性思维方式和非逻辑思维方式的创造能力是相违背的。 多维多向的发散性思维方式和非逻辑思维方式的创造能力是相违背的 培养植根于多维多向的发散性思维方式和非逻辑思维方式的创造能力是相违背的。 此外，多数纯软件设计训练只能归类为技能性和知识性训练。 此外，多数纯软件设计训练只能归类为技能性和知识性训练。
EDA 原理及应用
刘晓晓 lxx535@
全国知名学者、 技术专家、 全国知名学者、EDA技术专家、杭 技术专家 州电子科技大学 潘松教授
所有材料都来自于网络搜索！ 所有材料都来自于网络搜索！
计算机专业基本课程体系简图
数数数数数数 语计单计计 语计单计计单单 微单单单 微单微微微微 语计单计计数数 数数数单单单单单 语计单计计 语计单计计数数 操操计计 软软软语 编编思维,常规思维,普通思维方式都不可能有创造。
爱因斯谈坦说过： 爱因斯谈坦说过： 想象力比知识更重要，因为知识是有限的， “想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概 括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。 括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。” 中国工程院院士韦钰: 中国工程院院士韦钰: 教育的目的不是在简单地传授知识, 教育的目的不是在简单地传授知识,而是在建立一种新的 文化,包括观察世界的态度,思维方式,价值取向等. 文化,包括观察世界的态度,思维方式,价值取向等. 因此，计算机专业除了传授技能和知识外， 因此，计算机专业除了传授技能和知识外，激发学生的想 象力，拓展学生对多学科的适应力， 象力，拓展学生对多学科的适应力，培养学生的创造力将更为 重要。 重要。
国外的教学情况
MIT麻省理工学院的一门相关课程是《 计算机系统设计》 MIT麻省理工学院的一门相关课程是《计算机系统设计》 。 麻省理工学院的一门相关课程是 学生在实验课中， 须自主完成（ 即自行设计） 学生在实验课中 ， 须自主完成 （ 即自行设计 ） 算术逻辑单元 ALU、 单指令周期CPU （ single cycle CPU） 、 多指令周期 ALU 、 单指令周期 CPU（ CPU ） CPU CPU（MultiCPU） 乃至实现流水线32 32位 CPU（Multi-cycle CPU），乃至实现流水线32位MIPS CPU CPU） Cache的设计 （Million Instructions Per Second CPU）和Cache的设计 。 Stanford大学计算机系的本科生也有相似的课程和实验 大学计算机系的本科生也有相似的课程和实验， Stanford大学计算机系的本科生也有相似的课程和实验，即 《 计算机组成与设计》课 。 实验要求学生以各自独立的形式， 计算机组成与设计》 实验要求学生以各自独立的形式， VHDL语言自主实现CPU、VGA显示控制模块等接口 语言自主实现CPU 显示控制模块等接口， 用 VHDL语言自主实现CPU 、 VGA 显示控制模块等接口， 并最 后实现于FPGA FPGA中 及完成软硬件调试。 后实现于FPGA中，及完成软硬件调试。 此外， California和 Berkeley和 此外 ， 如 University of California 和 Berkeley 和 Brigham University等学校在基于FPGA 等学校在基于FPGA的超级计算机研制方面 Young University 等学校在 基于 FPGA 的超级计算机研制方面 也有大量成果。 也有大量成果。
2003年 2003年7月 Forbes 福布斯 报道
FPGA芯片叫板微处理器 FPGA芯片叫板微处理器 --如果没有微处理器,电脑会怎样?答案令人惊讶--如果没有微处理器,电脑会怎样?答案令人惊讶--它的处理速度比常规电脑更快,而且快出很多倍! 它的处理速度比常规电脑更快,而且快出很多倍! 尽管FPGA芯片的主频要低于奔腾处理器,但是由于FPGA 尽管FPGA芯片的主频要低于奔腾处理器,但是由于FPGA FPGA芯片的主频要低于奔腾处理器 芯片可并行处理多项任务, 芯片可并行处理多项任务,因此处理速度要比奔腾处理器 或数字信号处理器快得多! 或数字信号处理器快得多!
问题的解决
问题一：缺失实用CPU硬件设计这一重要内容 问题一 缺失实用CPU硬件设计这一重要内容 缺失实用CPU 问题二：自主创新能力培养与训练方面的课程内容偏少 问题二 自主创新能力培养与训练方面的课程内容偏少
计算机专业课程设置应该考虑知识传授和创造 力培养相结合。 力培养相结合。 1,知识与技能 知识与技能; 1,知识与技能; 2,创造力和自主创新能力的培养 2,创造力和自主创新能力的培养 这是个授人于“ 还是“ 的问题！ 这是个授人于“鱼”还是“渔”的问题！
我们的学生能否也可象国外学生将自己设计的芯片或设计模 型拿去硅谷或别处工作面试那样，带上自己的设计芯片、 型拿去硅谷或别处工作面试那样，带上自己的设计芯片、系统 设计HDL程序、整机网表文件、时序仿真结果，乃至FPGA HDL程序 FPGA芯 设计HDL程序、整机网表文件、时序仿真结果，乃至FPGA芯 片去应聘？ 片去应聘？ 其效果或许比普通的成绩单或写真影象更能说明问题。 其效果或许比普通的成绩单或写真影象更能说明问题。 当然，仅就目前国内多数传统实验模式是难以实现的， 当然，仅就目前国内多数传统实验模式是难以实现的，因为 它含有许多分离的专用器件，无法将学生所有的创新思想、 它含有许多分离的专用器件，无法将学生所有的创新思想、创 新成果和自主能动性仅用一个网表文件来表达， 新成果和自主能动性仅用一个网表文件来表达，并实现于单一 芯片FPGA FPGA中 芯片FPGA中。
实现车载信息通讯系统、 实现车载信息通讯系统、信息 娱乐系统和各种车体控制功能， 娱乐系统和各种车体控制功能， 以及引擎仓内的驱动控制和安 全系统。 全系统。
产品名称： 产品名称：Mars-XC3S400-F-Core Xilinx Spartan3 FPGA核心板 核心板 产品品牌： 产品品牌：Mars-EDA系列 系列 商城价格： 商城价格：580.00 产品介绍： 万门 万门FPGA核心板，采用 层板布线，两个 核心板， 层板布线， 产品介绍：40万门 核心板 采用4层板布线 两个96pin欧 欧 式接插件将所有FPGA器件 引出，适合用户在此基础上扩展所 器件I/O引出 式接插件将所有 器件 引出， 需模块，做算法评估，数据处理等使用。 需模块，做算法评估，数据处理等使用。
计算机专业中加入现代电子设计 技术能有效培养学生的创新能力
硬件系统设计与纯软件设计不同。 硬件系统设计与纯软件设计不同。 首先，硬件系统可以有许多相关或互为独立的模块组成， 首先，硬件系统可以有许多相关或互为独立的模块组成，相关模块的关系可以 是同步，也可以是异步。 是同步，也可以是异步。 其次，硬件系统设计本身并不能离开软件设计， 其次，硬件系统设计本身并不能离开软件设计，因此硬件系统的构建是一个软 硬综合的并发系统，设计和把握它自然必须拥有并发和多维的思想方法。 硬综合的并发系统，设计和把握它自然必须拥有并发和多维的思想方法。 例如在时序问题和竞争冒险问题的解决上有时还可能用上非逻辑思维方法。 例如在时序问题和竞争冒险问题的解决上有时还可能用上非逻辑思维方法。而 HDL正是描述和设计硬件系统的计算机语言 它的语句都是并发的， 正是描述和设计硬件系统的计算机语言， HDL正是描述和设计硬件系统的计算机语言，它的语句都是并发的，甚至包括进 程中的顺序语句。 程中的顺序语句。 因此在HDL RTL设计中 根本不存在“单步执行”的概念。 HDL的 设计中， 因此在HDL的RTL设计中，根本不存在“单步执行”的概念。除语句格式排错外 HDL程序调试只能通过了解整个程序的时序仿真波形才能实现 程序调试只能通过了解整个程序的时序仿真波形才能实现。 ，HDL程序调试只能通过了解整个程序的时序仿真波形才能实现。 显然，一维单向的逻辑思维方式已远远不够了。 显然，一维单向的逻辑思维方式已远远不够了。因此按照软件语言的常规设计 思路是不可能用好HDL HDL的 思路是不可能用好HDL的。 基于EDA技术和VHDL EDA技术和VHDL的计算机设计训练无疑十分有利于强化发散性思维和自主 基于EDA技术和VHDL的计算机设计训练无疑十分有利于强化发散性思维和自主 创新能力的培养。 创新能力的培养。 EDA技术的应用和发展历史本身就充满着基于发散思维和创造性思维。 EDA技术的应用和发展历史本身就充满着基于发散思维和创造性思维。 技术的应用和发展历史本身就充满着基于发散思维和创造性思维