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第 1 章、EDA 的发展历程及其应用
1.1 电子设计自动化(EDA)发展概述
1.1.1 什么是电子设计自动化(EDA)
在电子设计技术领域,可编程逻辑器件(如 PLD)的应用,已有了很好的普及。这些器件为
数字系统的设计带来极大的灵活性。由于这类器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作
方式进行重构,使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的
数字系统设计方法、设计过程、乃至设计观念。纵观可编程逻辑器件的发展史,它在结构原理、
集成规模、下载方式、逻辑设计手段等方面的每一次进步都为现代电子设计技术的革命与发展
提供了不可或缺的强大动力。随着可编程逻辑器件集成规模不断扩大,自身功能的不断完善和
计算机辅助设计技术的提高,在现代电子系统设计领域中的 EDA 便应运而生了。传统的数字电
路设计模式,如利用卡诺图的逻辑化简手段以及难懂的布尔方程表达方式和相应的 TTL 或
4000 系列小规模集成芯片的堆砌技术正在迅速地退出历史舞台。
电子设计自动化(EDA)是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术,它与电子技术、
微电子技术的发展密切相关,吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果,以高性能的计算
机作为工作平台,根据硬件描述语言 HDL 完成的设计文件,自动地完成逻辑编译、化简、分割、
综合及优化、布局线、仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述,在 EDA 工具的帮助下和应
用相应的 FPGA/CPLD 器件,就可以得到最后的设计结果。尽管目标系统是硬件,但整个设计和
修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。
1.1.2 EDA 的发展阶段及特点
EDA 技术的发展始于 70 年代,至今经历了三个阶段。
电子线路的 CAD(计算机辅助设计)是 EDA 发展的初级阶段,是高级 EDA 系统的重要组成
部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力,协助工程师设计电子系统的电路图、印
制电路板和集成电路板图,采用二维图形编辑与分析,主要解决电子线路设计后期的大量重复
性工作,可以减少设计人员的繁琐重复劳动,但自动化程度低,需要人工干预整个设计过程。
这类专用软件大多以微机为工作平台,易于学用,设计中小规模电子系统可靠有效,现仍有很
多这类专用软件被广泛应用于工程设计。
80 年代初期,EDA 技术开始技术设计过程的分析,推出了以仿真(逻辑模拟、定时分析
和故障仿真)和自动布局与布线为核心的 EDA 产品,这一阶段的 EDA 已把三维图形技术、窗口
技术、计算机操作系统、网络数据交换、数据库与进程管理等一系列计算机学科的最新成果引
入电子设计,形成了 CAE—计算机辅助工程。也就是所谓的 EDA 技术中级阶段。其主要特征是
具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。