西安电子科技大学：《EDA技术及应用》课程教学资源（PPT教材课件）第一章 绪论

第1章绪论 第1章绪论 1,1EDA技术的涵义 12EDA技术的发展历程 13EDA技术的主要内容 14EDA软件系统的构成 1EDA工具的发展趋势 1.6EDA的工程设计流程 1.7数字系统的设计 18EDA技术的应用展望 BACK

第1章 绪 论 第1章 绪 论 1.1 EDA技术的涵义 1.2 EDA技术的发展历程 1.3 EDA技术的主要内容 1.4 EDA软件系统的构成 1.5 EDA工具的发展趋势 1.6 EDA的工程设计流程 1.7 数字系统的设计 1.8 EDA技术的应用展望

第1章绪论 11EDA技术的涵义 什么叫EDA技术?由于它是一门迅速发展的新技术,涉及 面广,内容丰富,理解各异,目前尚无统一的看法。作者认为: EDA技术,就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件 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 可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具,通过 有关的开发软件,自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬 件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、 逻辑布局布线、逻辑仿真,直至完成对于特定目标芯片的适配 编译、逻辑映射、编程下载等工作,最终形成集成电子系统或 专用集成芯片的一门新技术

第1章 绪 论 1.1 EDA技术的涵义 什么叫EDA技术？由于它是一门迅速发展的新技术，涉及 面广，内容丰富，理解各异，目前尚无统一的看法。作者认为： EDA技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件 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 可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过 有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬 件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、 逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配 编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或 专用集成芯片的一门新技术

第1章绪论 利用EDA技术进行电子系统的设计,具有以下几个特点 ①用软件的方式设计硬件;②用软件方式设计的系统到硬件 系统的转换是由有关的开发软件自动完成的;③设计过程中可 用有关软件进行各种仿真;④系统可现场编程,在线升级;⑤ 整个系统可集成在一个芯片上,体积小、功耗低、可靠性高。 因此,EDA技术是现代电子设计的发展趋势

第1章 绪 论 利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点： ① 用软件的方式设计硬件；② 用软件方式设计的系统到硬件 系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③ 设计过程中可 用有关软件进行各种仿真；④ 系统可现场编程，在线升级；⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势

第1章绪论 12EDA技术的发展历程 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( Computer Assist Design,简称CAD)、计 算机辅助工程设计( Computer Assist Engineering Design,简称CAE) 和电子设计自动化( Electronic Design Automation,简称EDA)三个 发展阶段

第1章 绪 论 1.2 EDA技术的发展历程 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(Computer Assist Design，简称CAD)、计 算机辅助工程设计(Computer Assist Engineering Design，简称CAE) 和电子设计自动化(Electronic Design Automation，简称EDA)三个 发展阶段

第1章绪论 20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标准集成电路,人们将这些器件 焊接在电路板上,做成初级电子系统,对电子系统的调试是在 组装好的PCB( Printed Circuit Board板上进行的

第1章 绪 论 1. 20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标准集成电路，人们将这些器件 焊接在电路板上，做成初级电子系统，对电子系统的调试是在 组装好的PCB(Printed Circuit Board)板上进行的

第1章绪论 由于设计师对图形符号使用数量有限,传统的手工布图方 法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,人们开始将产品设计过程中高度重复性的繁杂劳动,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。20 世纪70年代,是EDA技术发展初期,由于PCB布图布线工具受 到计算机工作平台的制约,其支持的设计工作有限且性能比较 差

第1章 绪 论 由于设计师对图形符号使用数量有限，传统的手工布图方 法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，人们开始将产品设计过程中高度重复性的繁杂劳动，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。20 世纪70年代，是EDA技术发展初期，由于PCB布图布线工具受 到计算机工作平台的制约，其支持的设计工作有限且性能比较 差

第1章绪论 2.20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 子系统设计的。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储存单元的随机 存储器和只读存储器。此外,支持定制单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(PAL和GAL)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。因此,可以用少数几种通用 的标准芯片实现电子系统的设计

第1章 绪 论 2. 20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 子系统设计的。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储存单元的随机 存储器和只读存储器。此外，支持定制单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(PAL和GAL)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。因此，可以用少数几种通用 的标准芯片实现电子系统的设计

第1章绪论 伴随计算机和集成电路的发展,EDA技术进入到计算机辅 助工程设计阶段。20世纪80年代初,推出的EDA工具则以逻辑 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测等问题。利用这些工具, 设计师能在产品制作之前预知产品的功能与性能,能生成产品 制造文件,在设计阶段对产品性能的分析前进了一大步

第1章 绪 论 伴随计算机和集成电路的发展，EDA技术进入到计算机辅 助工程设计阶段。20世纪80年代初，推出的EDA工具则以逻辑 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测等问题。利用这些工具， 设计师能在产品制作之前预知产品的功能与性能，能生成产品 制造文件，在设计阶段对产品性能的分析前进了一大步

第1章绪论 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,到了20世纪80年代出现的具 有自动综合能力的CAE工具则代替了设计师的部分工作,对保 证电子系统的设计,制造出最佳的电子产品起着关键的作用。 到了20世纪80年代后期,EDA工具已经可以进行设计描述、综 合与优化和设计结果验证,CAE阶段的EDA工具不仅为成功开 发电子产品创造了有利条件,而且为高级设计人员的创造性劳 动提供了方便。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的设计要求,而具体化的元件图形制约着 优化设计

第1章 绪 论 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，到了20世纪80年代出现的具 有自动综合能力的CAE工具则代替了设计师的部分工作，对保 证电子系统的设计，制造出最佳的电子产品起着关键的作用。 到了20世纪80年代后期，EDA工具已经可以进行设计描述、综 合与优化和设计结果验证，CAE阶段的EDA工具不仅为成功开 发电子产品创造了有利条件，而且为高级设计人员的创造性劳 动提供了方便。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的设计要求，而具体化的元件图形制约着 优化设计

第1章绪论 3.20世纪90年代电子系统设计自动化EDA阶段 为了满足千差万别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,使得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系统功能。EDA工具的发展,又 为设计师提供了全线EDA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完成, 如可以将用户要求转换为设计技术规范,有效的处理可用的设计 资源与理想的设计目标之间的矛盾,按具体的的硬件、软件和算 法分解设计等。由于电子技术和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来完成数万门ASIC和集成系统的 设计与验证

第1章 绪 论 3. 20世纪90年代电子系统设计自动化EDA阶段 为了满足千差万别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，使得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系统功能。EDA工具的发展，又 为设计师提供了全线EDA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完成， 如可以将用户要求转换为设计技术规范，有效的处理可用的设计 资源与理想的设计目标之间的矛盾，按具体的的硬件、软件和算 法分解设计等。由于电子技术和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来完成数万门ASIC和集成系统的 设计与验证