第1章 可编程逻辑器件概述ppt课件.ppt

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1、第1章可编程逻辑器件概述1.1EDA和PLD发展概况1.2可编程逻辑器件的基本结构1.3可编程逻辑器件的设计1.1EDA和PLD发展概况1.1.1EDA技术发展概况电子设计自动化（EDA，ElectronicDesignAutomation）是指利用计算机完成电子系统的设计。EDA技术是以计算机和微电子技术为先导，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。EDA技术以计算机为工具，代替人完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计人员只需要完成对系统功能的描述，就可以由

2、计算机软件进行处理，得到设计结果，而且修改设计如同修改软件一样方便，可以极大地提高设计效率。从20世纪60年代中期开始，人们就不断开发出各种计算机辅助设计工具来帮助设计人员进行电子系统的设计。电路理论和半导体工艺水平的提高，对EDA技术的发展起了巨大的推进作用，使EDA作用范围从PCB板设计延伸到电子线路和集成电路设计，直至整个系统的设计，也使IC芯片系统应用、电路制作和整个电子系统生产过程都集成在一个环境之中。根据电子设计技术的发展特征，EDA技术发展大致分为三个阶段。1.CAD阶段（20世纪60年代中期～20世纪80年代初期）第一阶段

3、的特点是一些单独的工具软件，主要有PCB（PrintedCircuitBoard）布线设计、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等，通过计算机的使用，从而将设计人员从大量繁琐重复的计算和绘图工作中解脱出来。例如，目前常用的Protel早期版本Tango，以及用于电路模拟的SPICE软件和后来产品化的IC版图编辑与设计规则检查系统等软件，都是这个阶段的产品。这个时期的EDA一般称为CAD（ComputerAidedDesign）。20世纪80年代初，随着集成电路规模的增大，EDA技术有了较快的发展。许多软件公司如Mentor，DaisySyste

4、m及LogicSystem等进入市场，开始供应带电路图编辑工具和逻辑模拟工具的EDA软件。这个时期的软件主要针对产品开发，按照设计、分析、生产和测试等多个阶段，不同阶段分别使用不同的软件包，每个软件只能完成其中的一项工作，通过顺序循环使用这些软件，可完成设计的全过程。但这样的设计过程存在两个方面的问题：第一，由于各个工具软件是由不同的公司和专家开发的，只解决一个领域的问题，若将一个工具软件的输出作为另一个工具软件的输入，就需要人工处理，过程很繁琐，影响了设计速度；第二，对于复杂电子系统的设计，当时的EDA工具由于缺乏系统级的设计考虑，不能

5、提供系统级的仿真与综合，设计错误如果在开发后期才被发现，将给修改工作带来极大不便。2.CAE阶段（20世纪80年代初期～20世纪90年代初期）这个阶段在集成电路与电子设计方法学以及设计工具集成化方面取得了许多成果。各种设计工具，如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库已齐全。由于采用了统一数据管理技术，因而能够将各个工具集成为一个计算机辅助工程设计CAE（ComputerAidedEngineering）系统。按照设计方法学制定的设计流程，可以实现从设计输入到版图输出的全程设计自动化。这个阶段主要采用基于

6、单元库的半定制设计方法，采用门阵列和标准单元设计的各种ASIC得到了极大的发展，将集成电路工业推入了ASIC时代。多数系统中集成了PCB自动布局布线软件以及热特性、噪声、可靠性等分析软件，进而可以实现电子系统设计自动化。3.EDA阶段（20世纪90年代以来）20世纪90年代以来，微电子技术以惊人的速度发展，其工艺水平达到深亚微米级，在一个芯片上可集成数百万乃至上千万只晶体管，工作速度可达到GHz，这为制造出规模更大，速度更快和信息容量很大的芯片系统提供了条件，但同时也对EDA系统提出了更高的要求，并促进了EDA技术的发展。此阶段主要出现了

7、以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术，不仅极大地提高了系统的设计效率，而且使设计人员摆脱了大量的辅助性及基础性工作，将精力集中于创造性的方案与概念的构思上。下面简单介绍这个阶段EDA技术的主要特征。(1)高层综合（HLS，HighLevelSynthesis）的理论与方法取得较大进展，将EDA设计层次由RT级提高到了系统级（又称行为级），并划分为逻辑综合和测试综合。逻辑综合就是对不同层次和不同形式的设计描述进行转换，通过综合算法，以具体的工艺背景实现高层目标所规定的优化设计，通过设计综合工具，可将电子系统的高层行为描

8、述转换到低层硬件描述和确定的物理实现，使设计人员无须直接面对低层电路，不必了解具体的逻辑器件，从而把精力集中到系统行为建模和算法设计上。测试综合是以设计结果的性能为目标的综合方法，以电路的时序