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目录1

第1章 概论1

1.1 概论1

1.2 电子设计方法的发展历程3

1.3 EDA工程概念5

1.3.1 EDA工程的实现载体5

1.3.2 EDA工程的设计语言5

1.4 EDA工程的基本特征6

1.5 集成电路设计方法8

1.5.1 全定制设计方法8

1.5.2 符号法版图设计9

1.5.3 半定制设计方法10

1.5.5 不同集成电路设计方法的比较11

1.5.4 可编程器件设计方法11

1.6 EDA工程的范畴12

1.6.1 EDA工程的硬件产品设计方法12

1.6.2 EDA工程的软件工具设计方法13

1.6.3 EDA工程的应用范畴13

1.7 EDA工程的设计流程14

1.8 EDA工程和微电子技术15

1.8.1 EDA工程学科与微电子技术的关系15

1.8.2 计算机学科与微电子结合诞生新的技术17

本章习题18

第2章 EDA工程理论基础19

2.1 现代电子设计概念19

2.2 系统建模19

2.2.1 数字电子系统模型19

2.2.2 模拟器件的建模21

2.2.3 优化设计22

2.3 高层次综合24

2.3.1 高层次综合概述24

2.3.2 高层次综合的范畴25

2.4 故障测试28

2.4.1 概述28

2.4.2 故障模型29

2.4.3 故障仿真30

2.4.4 信号完整性仿真31

2.5 功能仿真32

2.5.1 仿真的概念32

2.5.2 仿真的层次33

2.5.3 仿真系统的组成33

2.6 形式验证34

2.6.1 形式验证基本方法35

2.6.2 形式验证的HDL方法36

2.6.3 在深亚微米设计中进行形式验证37

2.6.4 硬／软件并行设计与SOC验证39

本章习题43

第3章 现代电子设计方法44

3.1 IC设计描述法44

3.1.1 集成电路设计的描述方法44

3.1.2 行为描述法45

3.2 IP复用方法47

3.2.1 问题的提出47

3.2.2 软IP核与硬IP核50

3.2.3 设计复用方法51

3.2.4 基于IP模块的设计技术54

3.2.5 硬件参数提取，提高IP利用率56

3.3.1 ASIC设计概述57

3.3 ASIC设计法57

3.3.2 用可编程逻辑器件设计ASIC的方法58

3.3.3 用门阵列设计ASIC的方法（半定制法）60

3.3.4 用标准单元设计ASIC（半定制法）65

3.4 超大规模集成电路（VLSI）设计方法66

3.5 以集成平台为基础的设计方法67

3.5.1 集成平台的概念67

3.5.2 集成平台的结构68

3.5.3 集成平台的发展69

3.6 集成系统设计方法70

3.6.1 片上系统概念70

3.6.2 片上系统的一般设计方法71

3.6.3 片上系统的分层设计方法72

3.6.4 可编程系统芯片的设计75

3.6.5 片上系统的测试方法79

3.6.6 片上系统的设计实例83

3.6.7 片上系统设计的关键问题88

3.6.8 系统芯片设计技术展望90

3.7 EDA工程集成设计环境96

3.7.1 EDA工程的框架结构96

3.7.2 集成设计环境的概念100

3.7.3 趋向集成化的EDA工具平台101

3.8 虚拟器件协同设计环境104

3.8.1 VCC的功能105

3.8.2 设计流程105

3.8.3 行为级建模106

3.8.4 结构级建模106

3.8.5 结构映射107

3.9.1 软／硬件协同设计语言108

3.9 软／硬件协同设计方法108

3.8.6 系统级设计的实现108

3.9.2 软／硬件划分的问题109

3.9.3 软／硬件协同设计工具111

3.10 EDA工程的分层设计方法115

3.11 网上设计方法115

3.11.1 网上设计环境115

3.11.2 远程IC设计环境116

本章习题118

第4章 VHDL语言119

4.1 概述119

4.1.1 标识符120

4.1.2 对象121

4.1.3 数据类型124

4.1.4 运算符131

4.2 VHDL程序基本结构133

4.2.1 实体的组织和设计方法134

4.2.2 结构体137

4.2. 3 结构体的三种描述方法139

4.2.4 结构体的三种子结构设计方法141

4.3 VHDL程序设计146

4.3.1 并行语句146

4.3.2 顺序语句157

4.4 层次化设计方法161

4.4.1 库162

4.4.2 程序包164

4.4.3 子程序168

4.4.4 文件输入／输出程序包TEXTIO175

4.5.1 构造元件178

4.5 元件例化178

4.5.2 构造程序包185

4.5.3 构造元件库186

4.5.4 元件的调用187

4.6 组合电路设计189

4.6.1 编码器、译码器及选择器电路189

4.6.2 运算器的设计194

4.7 时序电路设计196

4.7.1 时钟边沿的描述196

4.7.2 时序电路中复位信号Reset的VHDL描述方法197

4.8 VHDL设计综合200

4.8.1 逻辑综合概述200

4.8.2 设计实现201

4.8.3 面向CPLD器件的实现203

本章习题207

第5章 可编程器件208

5.1 可编程器件概述208

5.2 可编程技术方法208

5.2.1 编程技术209

5.2.2 发展趋势210

5.3 可编程器件的分类211

5.4 复杂的可编程器件213

5.5 现场可编程逻辑门阵列216

5.5.1 FPGA和CPLD器件的差异216

5.5.2 设计应用217

5.6 可配置计算逻辑阵列221

5.7 可编程专用集成电路223

5.7.1 ASIC和可编程ASIC的概念223

5.7.3 设计问题和存在的局限226

5.7.2 用FPGA设计ASIC的方法226

5.7.5 模块与系统227

5.7.4 IP模块方法的原理227

5.7.6 目标结构228

5.7.7 对工具的要求229

5.8 流行的可编程器件一览230

5.9 模拟可编程器件231

5.9.1 在系统可编程模拟电路的结构232

5.9.2 PAC的接口电路235

5.10 混合可编程器件236

5.11 可编程器件技术展望238

本章习题240

6.1 综合的概念241

6.2 逻辑综合241

第6章 EDA工程综合方法241

6.2.1 单输出函数的综合242

6.2.2 多输出函数的综合243

6.3 时序电路逻辑综合244

6.3.1 时序状态机的模型244

6.3.2 时序电路的综合245

6.3.3 时序电路状态机的最小化245

6.3.4 时序电路状态划分246

6.3.5 不完全确定态的时序电路状态机的化简247

6.3.6 时序电路的状态分配249

6.4 算法综合250

本章习题251

第7章 仿真方法252

7.1 概述252

7.2.1 仿真的级别253

7.2 仿真方法253

7.2.2 仿真系统的基本组成254

7.2.3 常用仿真方法255

7.3 功能仿真256

7.3.1 功能仿真的概念256

7.3.2 功能仿真的模型257

7.3.3 信号状态值258

7.3.4 延迟模型262

7.3.5 元件模型264

7.4 逻辑仿真267

7.4.1 仿真过程267

7.4.2 事件表驱动仿真算法268

7.4.3 三值仿真算法与竞争冒险检测273

7.5.1 开关级电路模型275

7.5 开关级仿真275

7.5.2 计算节点信号状态的强度比较算法276

7.5.3 等效阻容网络算法280

7.5.4 信号延迟的计算281

7.5.5 门、功能块级和开关级的混合仿真处理285

7.6 高层次仿真286

7.6.1 VHDL仿真系统的组成286

7.6.2 VHDL内部模型的确立288

7.7 VHDL仿真算法295

7.7.1 基于进程的事件表驱动算法295

7.7.2 层次化模型的仿真算法297

7.7.3 仿真主控算法描述298

7.8 EDA仿真工具实例——Saber299

本章习题304

8.1 设计实现方法的概念305

第8章 现代电子设计方法的实现305

8.2 现代电子设计方法的实验室实现307

8.2.1 基于FPGA的设计方法307

8.2.2 基于HDL的设计方法308

8.2.3 设计的实验室实现流程309

8.3 现代电子设计方法的实验设备310

8.3.1 “数字集成电路设计开发系统” 概述310

8.3.2 实验设备硬件结构310

8.3.3 “数字集成电路设计开发系统”的使用312

8.4 现代电子设计方法的物理实现313

8.4.1 物理设计313

8.4.2 设计规则314

8.4.3 CMOS电路加工工艺316

8.4.5 物理综合318

8.4.4 集成电路版图全定制设计方法318

8.5 现代电子设计方法的工业实现320

8.5.1 半导体产业模式的转变320

8.5.2 无晶圆厂 ASIC公司321

8.5.3 芯片代工厂322

8.5.4 IP设计公司323

8.5.5 设计代工厂323

8.5.6 设计服务324

8.6 多项目晶圆服务328

8.6.1 多项目晶圆的兴起328

8.6.2 多项目晶圆的功能332

8.6.3 多项目晶圆的费用335

8.6.4 多项目晶圆的前景336

本章习题339

参考文献340