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第1章 EDA技术概述 《EDA技术》PPT
第1章 EDA技术概述
【要求】
理解可编程逻辑器件和EDA技术的初步知识。
【知识点】
理解EDA技术的概念 理解EDA技术的发展 理解EDA技术的主要内容 理解可编程逻辑器件的发展 理解可编程逻辑器件的分类与结构及原理 理解面向CPLD/FPGA的设计流程
【重点和难点】
EDA技术的概念和发展 可编程逻辑器件的分类与结构
电子系统设计的自动化过程主要包括有:逻辑编译、逻辑化简、 逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真、逻辑适配等过程。
本书讨论的对象专指狭义的EDA技术。
上一页 下一页
§ 1.1 EDA历史与发展
二、EDA技术的历史与发展
EDA技术随着计算机技术、微电子技术、电子系统设计技术 的发展，主要经历了3个发展阶段: • 计算机辅助设计(Computer-Aided Design CAD)阶段 • 计算机辅助工程设计(Computer-Aided Engineering Design CAED)阶段； • 电子系统设计自动化(Electronic System Design Automation, ESDA)阶段。
20世纪80年代，随着个人工作站计算机平台的出现和集成电 路设计CMOS时代的到来、FPGA的出现等，极大地推动EDA工 具发展，使得计算机工作平台技术得到迅速发展。出现了以计算上一页 下一页源自§1.1 EDA历史与发展
机仿真技术和自动布线技术为核心的第一代EDA技术。设计工程 师可以通过软件工具来完成产品开发的设计、分析、生产、测试 等各项工作。但是，基于原理图进行设计开发的CAE工具，仍然 不能满足高集成度的复杂电了系统设计的要求，设计工程中的系 统优化设计也被固定的具体化的电路元件所制约。 3.电子系统设计自动化ESDA阶段
【要求】
理解可编程逻辑器件和EDA技术的初步知识。
【知识点】
理解EDA技术的概念 理解EDA技术的发展 理解EDA技术的主要内容 理解可编程逻辑器件的发展 理解可编程逻辑器件的分类与结构及原理 理解面向CPLD/FPGA的设计流程
【重点和难点】
EDA技术的概念和发展 可编程逻辑器件的分类与结构
电子系统设计的自动化过程主要包括有:逻辑编译、逻辑化简、 逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真、逻辑适配等过程。
本书讨论的对象专指狭义的EDA技术。
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§ 1.1 EDA历史与发展
二、EDA技术的历史与发展
EDA技术随着计算机技术、微电子技术、电子系统设计技术 的发展，主要经历了3个发展阶段: • 计算机辅助设计(Computer-Aided Design CAD)阶段 • 计算机辅助工程设计(Computer-Aided Engineering Design CAED)阶段； • 电子系统设计自动化(Electronic System Design Automation, ESDA)阶段。
20世纪80年代，随着个人工作站计算机平台的出现和集成电 路设计CMOS时代的到来、FPGA的出现等，极大地推动EDA工 具发展，使得计算机工作平台技术得到迅速发展。出现了以计算上一页 下一页源自§1.1 EDA历史与发展
机仿真技术和自动布线技术为核心的第一代EDA技术。设计工程 师可以通过软件工具来完成产品开发的设计、分析、生产、测试 等各项工作。但是，基于原理图进行设计开发的CAE工具，仍然 不能满足高集成度的复杂电了系统设计的要求，设计工程中的系 统优化设计也被固定的具体化的电路元件所制约。 3.电子系统设计自动化ESDA阶段
EDA技术精品课件
高级综合工具还可以对设计的正确性进行验证，通过仿真和模拟来检查设计的正确性，从而减少了设计错误和返工的可能性。
高级综合工具是EDA技术中最核心的工具之一，它可以将高层次设计转换成硬件描述语言，如Verilog和VHDL。
1
布局布线工具
2
3
布局布线工具是EDA技术中用于芯片物理设计的工具。
布局布线工具可以将高层次的设计转换成实际的芯片物理设计，包括芯片的布局、布线和验证等。
eda技术精品课件
2023-10-28
目录
contents
EDA技术概述EDA技术的基本原理EDA技术的关键技术EDA技术的设计案例EDA技术的未来趋势
01
EDA技术概述
定义
EDA技术是指电子设计自动化技术，它利用计算机辅助设计软件来完成集成电路的设计、验证和模拟。
特点
自动化程度高，可以大大缩短设计周期；设计灵活，可以适应不同的设计需求；设计成本低，可以提高芯片的竞争力。
布局布线工具能够优化芯片的性能和功耗，并且可以检查芯片设计的可制造性和可靠性。
03
IP核复用技术可以提高设计的可靠性和性能，并且可以缩短设计周期和降低成本。
IP核复用技术
01
IP核复用技术是EDA技术中用于提高设计效率和可靠性的重要技术之一。
02
IP核复用技术可以将已经经过验证的硬件设计模块化，从而避免重复设计和错误。
VS
随着集成电路和半导体技术的不断发展，EDA技术将覆盖更多的应用领域。例如，在物联网、人工智能、5G通信等领域，EDA技术将被广泛应用于各种芯片设计，包括处理器、存储器、传感器等。
扩大EDA技术的应用领域需要不断加强技术研发和市场开拓，以实现技术的广泛应用和商业化落地。
高级综合工具是EDA技术中最核心的工具之一，它可以将高层次设计转换成硬件描述语言，如Verilog和VHDL。
1
布局布线工具
2
3
布局布线工具是EDA技术中用于芯片物理设计的工具。
布局布线工具可以将高层次的设计转换成实际的芯片物理设计，包括芯片的布局、布线和验证等。
eda技术精品课件
2023-10-28
目录
contents
EDA技术概述EDA技术的基本原理EDA技术的关键技术EDA技术的设计案例EDA技术的未来趋势
01
EDA技术概述
定义
EDA技术是指电子设计自动化技术，它利用计算机辅助设计软件来完成集成电路的设计、验证和模拟。
特点
自动化程度高，可以大大缩短设计周期；设计灵活，可以适应不同的设计需求；设计成本低，可以提高芯片的竞争力。
布局布线工具能够优化芯片的性能和功耗，并且可以检查芯片设计的可制造性和可靠性。
03
IP核复用技术可以提高设计的可靠性和性能，并且可以缩短设计周期和降低成本。
IP核复用技术
01
IP核复用技术是EDA技术中用于提高设计效率和可靠性的重要技术之一。
02
IP核复用技术可以将已经经过验证的硬件设计模块化，从而避免重复设计和错误。
VS
随着集成电路和半导体技术的不断发展，EDA技术将覆盖更多的应用领域。例如，在物联网、人工智能、5G通信等领域，EDA技术将被广泛应用于各种芯片设计，包括处理器、存储器、传感器等。
扩大EDA技术的应用领域需要不断加强技术研发和市场开拓，以实现技术的广泛应用和商业化落地。
EDA技术概述PPT课件
现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动 化技术 EDA（Electronic Design Automation）技术。
20世纪70年代
EDA技术雏形
20世纪80年代
EDA技术基础形成
20世纪90年代
EDA技术成熟和实用
2021/4/7
5
第5页/共46页
EDA技术发展分为三个阶段 ：
2021/4/7
21
第21页/共46页
1.4 EDA技术的优势
1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。
2．有各类库的支持。
3．极大地简化设计文档的管理。
4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。
5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。
6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
使得产品设计效率大幅度提高。
2021/4/7
14
第14页/共46页
2.半定制或全定制ASIC
1）全定制-----芯片完全由厂家按特定 电路功能制造
设计人员从晶体管的版 图尺寸、位置和互连线 开始设计,以达到芯片面 积利用率高、速度快、 功耗低的最优性能
优点：
性能最佳 物理成本最低
可模数混合 设计成本大
2021/4/7
1
第1页/共46页
1.1 电子设计自动化技术及其发展
EDA技术的涵义 广义的EDA技术、狭义EDA技术
广义定义： 以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借
鉴前人在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、 计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果而研制的商品 化EDA通用支撑软件和应用软件包。 广义的EDA技术 : 1）计算机辅助分析CAA( 如PSPICE EWB MATLAB等）
20世纪70年代
EDA技术雏形
20世纪80年代
EDA技术基础形成
20世纪90年代
EDA技术成熟和实用
2021/4/7
5
第5页/共46页
EDA技术发展分为三个阶段 ：
2021/4/7
21
第21页/共46页
1.4 EDA技术的优势
1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。
2．有各类库的支持。
3．极大地简化设计文档的管理。
4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。
5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。
6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
使得产品设计效率大幅度提高。
2021/4/7
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2.半定制或全定制ASIC
1）全定制-----芯片完全由厂家按特定 电路功能制造
设计人员从晶体管的版 图尺寸、位置和互连线 开始设计,以达到芯片面 积利用率高、速度快、 功耗低的最优性能
优点：
性能最佳 物理成本最低
可模数混合 设计成本大
2021/4/7
1
第1页/共46页
1.1 电子设计自动化技术及其发展
EDA技术的涵义 广义的EDA技术、狭义EDA技术
广义定义： 以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借
鉴前人在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、 计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果而研制的商品 化EDA通用支撑软件和应用软件包。 广义的EDA技术 : 1）计算机辅助分析CAA( 如PSPICE EWB MATLAB等）
EDA技术实用教程精品PPT课件
VerilogHDL与VHDL最常用
VerilogHDL与VHDL的比较
• VHDL来源于古老的Ada语言，VerilogHDL来源于 C语言，VerilogHDL受到一线工作的工程师的青 睐。
• 90%以上的公司采用verilogHDL进行IC设计， ASIC设计必须学习VerilogHDL,VerilogHDL在工 业界通用些，VHDL在大学教学中使用较多
自项向下的设计方法
• 设计说明书 • 行为模型 • 行为仿真 • RTL级建模 • 前端功能仿真 • 逻辑综合 • 测试向量生成 • 功能仿真 • 结构综合 • 门级时序仿真 • 硬件测试
“自顶向下”和“自下向顶”互 为补充
• 原先是采用“自下向顶”的设计方法 • 现在流行“自顶向下”的设计方法 • 两种方法各有利和弊，只强调“自顶向下”
运算步
寄存器传输级（RTL） 时钟周期
逻辑门级（Logic） 延时
门（电路）级（Gate）物理时间
物理级（版图级） （Layout）
几何图形
基本单位
电路的功能（行为） 描述
进程及通信
自然语言描述或ห้องสมุดไป่ตู้互 通信的进程
运算的控制
行为有限状态机、数 据流图、控制流图
寄存器、计数器、多 布尔方程、二元决策 路选择器、算术逻辑 图、有限状态机 单元
• 从算法表示转换到寄存器传输级，即行为 综合
• 从RTL级表示转换到逻辑门的表示，即逻辑 综合
• 从逻辑门表示转换为版图表示，即版图综 合或结构综合
综合与编译的比较
• 编译过程基本属于一种一一对应式的，机 械转换式的“翻译”行为
• 综合具有明显的能动性和创造性，根据设 计库、工艺库以及预先设置的各类约束条 件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 对于相同的VHDL表述，综合器可以用不同 的电路结构实现相同的功能。
VerilogHDL与VHDL的比较
• VHDL来源于古老的Ada语言，VerilogHDL来源于 C语言，VerilogHDL受到一线工作的工程师的青 睐。
• 90%以上的公司采用verilogHDL进行IC设计， ASIC设计必须学习VerilogHDL,VerilogHDL在工 业界通用些，VHDL在大学教学中使用较多
自项向下的设计方法
• 设计说明书 • 行为模型 • 行为仿真 • RTL级建模 • 前端功能仿真 • 逻辑综合 • 测试向量生成 • 功能仿真 • 结构综合 • 门级时序仿真 • 硬件测试
“自顶向下”和“自下向顶”互 为补充
• 原先是采用“自下向顶”的设计方法 • 现在流行“自顶向下”的设计方法 • 两种方法各有利和弊，只强调“自顶向下”
运算步
寄存器传输级（RTL） 时钟周期
逻辑门级（Logic） 延时
门（电路）级（Gate）物理时间
物理级（版图级） （Layout）
几何图形
基本单位
电路的功能（行为） 描述
进程及通信
自然语言描述或ห้องสมุดไป่ตู้互 通信的进程
运算的控制
行为有限状态机、数 据流图、控制流图
寄存器、计数器、多 布尔方程、二元决策 路选择器、算术逻辑 图、有限状态机 单元
• 从算法表示转换到寄存器传输级，即行为 综合
• 从RTL级表示转换到逻辑门的表示，即逻辑 综合
• 从逻辑门表示转换为版图表示，即版图综 合或结构综合
综合与编译的比较
• 编译过程基本属于一种一一对应式的，机 械转换式的“翻译”行为
• 综合具有明显的能动性和创造性，根据设 计库、工艺库以及预先设置的各类约束条 件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 对于相同的VHDL表述，综合器可以用不同 的电路结构实现相同的功能。
EDA技术实用教程ppt
EDA技术及其发展 EDA技术的主要内容 EDA设计方法 EDA技术及EDA工具的发展趋势
第一章 EDA技术概况
1.1 EDA技术及其发展
1.什么是EDA？ Electronic Design Automation 电子设计自动化
２. EDA技术定义 （广义定义）
半导体工艺设计自动化 可编程器件设计自动化 电子系统设计自动化 印刷电路板设计自动化 仿真与测试、故障诊断自动化 形式验证自动化 通称为EDA工程
1.4 EDA技术及EDA工具的发展趋势
1. EDA技术的发展趋势 （1）广度上：大型机——工作站——微机 （2）深度上： ESDA（Electronic System Design Automation ） CE（Concurrent Engineering 并行设计工程） SOC/SOPC （ system on a programmable chip 单 芯片集成）
3）计算机辅助工程设计CAE阶段
20世纪80年代初，出现了低密度的可编程逻辑 器件（PLA programmable array logic和GAL generic array logic），相应的EDA开发工具主 要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问 题。 80年代后期，EDA工具已经可以进行初级的设 计描述、综合、优化和设计结果验证。
EDA技术极大的降低了硬件电路的设计难度，提 高了设计效率，是电子系统设计方法的质的飞跃
传统设计方法
自下而上(Bottom-up)的设计方法
优点
设计人员对于用这种方法进行设计比较熟悉 实现各个子块电路所需的时间短
缺点
一般来讲对系统的整体功能把握不足 实现整个系统的功能所需的时间长因为必须先将 各个小模块完成；使用这种方法对设计人员之间 相互进行协作有比较高的要求。
EDA技术教程新内容幻灯片PPT
[例] module test; reg a,b,c,d,e,out; ‵define expression a + b + c + d; assign out = ‵expression + e; …… 经过宏展开后，assign语句为: assign out = a + b + c + d; + e; //出现语法错误！
个实型数，该数字也是以时间尺度为基准的。
精品文档
4
例9-1
‘timescale 10ns/1ns module test; reg set; parameter p=1.6; initial begin $monitor($time,,“set=”,set); #p set=0; #p set=1; end endmodule
格式 ‵include “文件名”
容复制插入到
‵include “file2.v”
命令出现的地方
file1.v
‵include “file2.v”
A
file2.v
file1.v
预处理后
B
B
A
精品文档
14
9.3 编译预处理语句
▪ 避免程序设计人员的重复劳动！不必将源代码复制到自 己的另一源文件中，使源文件显得简洁。
精品文档
10
9.3 编译预处理语句
❖宏定义的作用： ❖以一个简单的名字代替一个长的字符串或复杂表达式； ❖以一个有含义的名字代替没有含义的数字和符号。
➢ 宏名可以用大写字母，也可用小写字母表示；但建议用大写字母，以 与变量名相区别。
➢ ‵define语句可以写在模块定义的外面或里面。宏名的有效范围为定义 命令之后到源文件结束。
eda技术及应用PPT教学课件
输出配置区
4、输入输出单元IOC（I/O Cell） 5、巨型块（Megablock） 包括8个GLB，1个ORP，16个IOC和两个专用I/O 6、时钟分配单元 二、在系统编程 1、各种状态 2、实现方式 3、编程组态与接口
4、3低密度ISP-PLD原理 4、4 ISP-GDS原理
一、ispGDS（Generic Digital Switch）器件介绍 用于灵活配置连接状态的器件
（见图P3、1） 2、PLD单元电路表示（见图P3、2） 二、PLD分类
1、按照与、或阵列可编程分类 A、与门固定、或门可编程 B、或门固定、与门可编程 C、与门、或门均可编程 2、按照集成度分类 3、按照编程工艺分类 A、熔丝和反熔丝工艺器件 B、浮栅编程器件 C、SRAM编程器件
3、2 PAL器件 一、概述PAL（Programmable Array Logic） 二、内部电路结构 三、PAL器件的开发
3、3 GAL器件 一、GAL器件概述（Generic Array Logic） 1、器件特点
可以反复编程使用 2、分类与参数 二、普通型GAL器件 1、内部电路结构 2、输出逻辑宏单元（OLMC）
OLMC（Output Logic Macro Cell） 可以实现软件进行的多种配置输出形式
三、OLMC的输出结构类型 1、简单模式 2、复合模式 3、寄存器模式（时序电路基本结构） 四、GAL器件的开发与编程 1、硬件条件：编程器和计算机 2、软件条件：可编程器件编译软件 如：ABEL，FUSEMAP等等
2、3基于IP模块的片上系统设计技术
1、片上系统和IP模块 2、片上系统设计方法的发展趋势 3、硬件IP模块 4、系统芯片展望
2、4可编程模拟器件
2、5混合可编程器件
4、输入输出单元IOC（I/O Cell） 5、巨型块（Megablock） 包括8个GLB，1个ORP，16个IOC和两个专用I/O 6、时钟分配单元 二、在系统编程 1、各种状态 2、实现方式 3、编程组态与接口
4、3低密度ISP-PLD原理 4、4 ISP-GDS原理
一、ispGDS（Generic Digital Switch）器件介绍 用于灵活配置连接状态的器件
（见图P3、1） 2、PLD单元电路表示（见图P3、2） 二、PLD分类
1、按照与、或阵列可编程分类 A、与门固定、或门可编程 B、或门固定、与门可编程 C、与门、或门均可编程 2、按照集成度分类 3、按照编程工艺分类 A、熔丝和反熔丝工艺器件 B、浮栅编程器件 C、SRAM编程器件
3、2 PAL器件 一、概述PAL（Programmable Array Logic） 二、内部电路结构 三、PAL器件的开发
3、3 GAL器件 一、GAL器件概述（Generic Array Logic） 1、器件特点
可以反复编程使用 2、分类与参数 二、普通型GAL器件 1、内部电路结构 2、输出逻辑宏单元（OLMC）
OLMC（Output Logic Macro Cell） 可以实现软件进行的多种配置输出形式
三、OLMC的输出结构类型 1、简单模式 2、复合模式 3、寄存器模式（时序电路基本结构） 四、GAL器件的开发与编程 1、硬件条件：编程器和计算机 2、软件条件：可编程器件编译软件 如：ABEL，FUSEMAP等等
2、3基于IP模块的片上系统设计技术
1、片上系统和IP模块 2、片上系统设计方法的发展趋势 3、硬件IP模块 4、系统芯片展望
2、4可编程模拟器件
2、5混合可编程器件
《EDA技术实用教程》主要特点共53页文档
Thank you《EDA技术实用教程》主要特点
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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《EDA技术实用教程》主要特点
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
53
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
53
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子