论EDA技术的现在与未来

引言

　　二十世纪后半期，随着集成电路和计算机的不断发展，电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短，专用集成电路(ASIC|0">ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾．

　　为了解决这个问题，要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具．在此情况下，EDA|0">EDA(Electronic Design Automation即电子设计自动化)技术应运而生。

　　随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求，EDA技术得到了迅猛发展。

　　EDA技术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法设计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。

　　EDA技术伴随着计算机、集成电路、电子系统设计的发展，经历了三个发展阶段，即：20世纪70年代发展起来的CAD技术；20世纪80年代开始应用的CAE技术；20世纪90年代后期，出现的以硬件描述语言、系统级仿真和综合技术为特征的EDA技术，这时的EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且能提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段。

　　EDA技术涉及面广，内容丰富，从教学和实用的角度看，主要有以下四个方面内容：(1)大规模可编程逻辑器件；(2)硬件描述语言；(3)软件开发工具；(4)实验开发系统。其中，大规模可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体；硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段；软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化、自动化设计工具；实验开发系统是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。

　　随着现代半导体的精密加工技术发展到深亚微米(0.18~0.35um)阶段，基于大规模或超大规模集成电路技术的定制或半定制ASIC (Application Specific IC即专用集成电路)器件大量涌现并获得广泛的应用，使整个电子技术与产品的面貌发生了深刻的变化，极大地推动了社会信息化的发展进程。而支撑这一发展进程的主要基础之一，就是EDA技术。

可编程逻辑器件

　　可编程逻辑器件是近几年才发展起来的一种新型集成电路，是当前数字系统设计的主要硬件基础，是硬件编程语言HDL物理实现工具。可编程逻辑器件对数字系统设计自动化起着推波助澜的作用，可以说，没有可编程逻辑器件就没有当前的数字电路自动化。目前，由于这种以可编程逻辑器件为原材料．从"制造自主芯片"开始的EDA设计模式己成为当前数字系统设计的主流，若要追赶世界最先进的数字系统设计方法，就要认识并使用可编程逻辑器件。

　　数字集成电路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路、发展到超大规模集成电路(VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

　　可编程逻辑器件正处于高速发展的阶段。新型的FPGA/CPLD规模越来越大，成本越来越低。高性价比使可编程逻辑器件在硬件设计领域扮演着日益重要的角色。低端CPLD已经逐步取代了74系列等传统的数字元件，高端的FPGA也在不断地夺取ASIC的市场份额，特别是目前大规模FPGA多数支持可编程片上系统（SOPC），与CPU或DSP Core的有机结合使FPGA已经不仅仅是传统的硬件电路设计手段，而逐步升华为系统级实现工具。

硬件描述语言HDL

　　HDL是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。目前利用硬件描述语言可以进行数字电子系统的设计。随着研究的深入，利用硬件描述语言进行模拟电子系统设计或混合电子系统设计，也正在探索中。

　　硬件描述的语言种类很多，有的从PASCAL发展而来，也有一些从C语言发展而来。有些HDL成为IEEE标准，但大部分是本企业标准。HDL 发展的技术源头是：在HDL形成发展之前，已有了许多程序设计语言，如汇编、C、PASCAL、FORTRAN、PROLOG等。这些语言运行在不同硬件平台、不同的操作环境中，它们适合于描述过程和算法，不适合作硬件描述。在利用EDA工具进行电子设计时，逻辑图、分立电子元件作为整个越来越复杂的电子系统的设计已不适用。任何一种EDA工具，都需要一种硬件描述语言作为EDA工具的工作语言。表1给出了常见HDL语言的主要特点和常用EDA平台列表。