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第1章 数字系统设计与EDA技术 1.1 数字系统的设计 1.2 EDA技术与PLD 1.3 IP核复用技术与SOC 1.4 数字系统的实现方式 1.5 数字系统的设计描述方法 1.1 数字系统的设计 一、数字系统的概念 二、传统的数字系统设计方法 三、现代的数字系统设计方法 1.1 数字系统的设计 一、数字系统的概念 1.1 数字系统的设计 模拟电子系统 1.1 数字系统的设计 模拟-数字混合电子系统 1.1 数字系统的设计 数字电路：对数字信号进行算术运算和逻辑运算的电路。 数字集成电路：在一块半导体基片上，把众多的数字电路基本单元制作在一起形成的数字电路 。 数字集成电路按集成度分 每块包含基本元件数 小规模集成电路SSIC， 10 ? 100个； 中规模集成电路MSIC， 100 ? 1000个； 大规模集成电路LSIC， 1000 ? 10000个； 超大规模集成电路VLSIC， 10000个以上。 1.1 数字系统的设计 按逻辑功能的特点分： （1）通用型：具有很强的通用性，逻辑功能较简单，且固定不变。 （2）专用型：即专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit），为某种专门用途而设计的集成电路。 数字系统的发展得益于数字器件和集成技术的发展。 1.1 数字系统的设计 SSIC→MSIC →LSIC →VLSIC →SOC（System On Chip片上系统）→SOPC（System On a Programmable Chip，可编程片上系统） 1.1 数字系统的设计 最具有代表性的IC芯片： 微控制芯片（MCU，Micro Control Unit） 可编程逻辑器件（PLD，Programmable Logic Device） 数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processor） 大规模存储芯片（RAM/ROM，Random Access Memory/Read Only Memory） 光电集成芯片（OEIC，Optical Electronic IC） 1.1 数字系统的设计 二、传统的数字系统设计方法 1.1 数字系统的设计 三、现代的数字系统设计方法 基于芯片——采用PLD，利用EDA开发工具，通过芯片设计来实现系统功能。 1.1 数字系统的设计 1.2 EDA技术与PLD 一、EDA技术 二、什么是PLD？ 三、PLD的发展演变 四、EDA技术与PLD的关系 1.2 EDA技术与PLD 一、EDA技术 1．什么是EDA技术？ EDA：Electronic Design Automation（电子设计自动化） 是在电子产品的设计开发工作中使用计算机和计算机网络作为辅助工具以提高工作效率的技术。 1.2 EDA技术与PLD 2．EDA技术的历史 以计算机科学、微电子技术的发展为基础 汇集了计算机图形学、拓扑学和计算数学等学科的最新成果 1.2 EDA技术与PLD （2）CAE（Computer-Aided Engineering）阶段（1978~1997） “英雄时代” 电子CAD工具逐步完善，单点工具集成化 并从技术上向CAE过渡：诞生了先进的布局和布线、逻辑综合、HDL语言、模拟加速器和仿真器以及高级综合等技术 （3）EDA阶段（1993~现在） “人性时代” 微电子工艺飞速发展，工艺水平已达到深亚微米级；晶体管集成度提高到百万门甚至千万门级；因特网开始进入广泛应用阶段，工程师们开始设计系统级芯片(systems-on-chip) EDA技术发展到物理校验、布局、逻辑综合、模拟设计以及软件/硬件协同设计。 EDA技术已成为电子设计的重要工具 1.2 EDA技术与PLD 3．现代EDA技术的特点 特征：采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力 （1）采用硬件描述语言HDL（Hardware Description Language） 与原理图设计方法相比： 更适于描述大规模的系统 在抽象的层次上描述系统的结构与功能 采用HDL的优点： 语言的公开可利用性 设计与工艺的无关性 宽范围的描述能力——系统级、算法级、RTL级、门级、开关级 便于组织大规模系统的设计 便于设计的复用、交流、保存与修改 1.2 EDA技术与PLD （2）高层综合和优化 支持系统级的综合与优化。 综合：通过EDA工具把用HDL语言描述的模块自动转换为用门级电路网表表示的模块，即将电路映射到器件的专用基本结构。 优化：采用优化算法，将设计简化，去除冗余项，提高系统运行速度。 （3）并行工程 定义：一种系统化的、集成化