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EDA技术标准化现状

EDA技术标准化现状

电子设计技术的核心是EDA(electronic design  automation,电子设计自动化)技术,EDA是指以计算机为工作平台,融合电子技术、计算机技术、智能化技术等研制成的电子CAD通用软件包,主要辅助进行IC设计、电子电路设计和PCB设计等。EDA技术已有30多年的发展历程,大致可分为20世纪70年代的计算机辅助设计(CAD)阶段、80年代的计算机辅助工程(CAE)阶段和90年代后的电子系统设计自动化(EDA)阶段,其功能越来

随着半导体工艺的进步,集成电路设计环境出现了工艺技术进步速度大于EDA工具进步的现象。面对超大规模ASIC的设计,业界有两种倾向:一是提高设计的抽象层次,降低设计的复杂度,这主要由EDA工具的发展来带动,较显著的是行为级综合工具的出现;二是提高设计的粒度,采用可复用的IP核,进行系统的集成。这都引发了EDA工具和EDA设计过程、设计结果新的标准化问题。



目前,EDA工具众多,在给予设计者众多选择的同时,也会导致设计平台失去一致性,阻碍了设计结果的数据交换和共享,这也成为集成电路和EDA工具发展的障碍。芯片复杂程度越高,对EDA的依赖也越高,如果缺乏EDA的底层技术及其接口的标准化,就不能很好地对涉及结果进行交换、共享及重用。



1 EDA设计平台标准



广泛应用于EDA的设计平台主要有两个:一是运行在各类UNIX系统下的桌面高端服务器型工程工作站;二是运行在各类微软Windows操作系统下的桌面型PC机。复杂的芯片设计多采用UNIX工作站完成,而基于Windows系统的PC机多用来完成PCB设计、FPGA和可编程IC设计和一些底端的ASIC设计(用于设计过程中的所选择的一部分)。较流行的EDA软件平台是UNIX工作站,其中受欢迎的计算环境主要包括:SunSoft的Sun操作系统(正在过渡到Solaris更新的版本),Hewlett  Packard HP-UX,IBMAIX,DECOSF/1等。由于Windows平台的易用性,它越来越受到设计者的青睐。



IEC/TC93的EDA标准路线图专题研究组下的EII(EDA互操作和集成)小组认为对CDE(通用桌面工作环境)中的用户界面,Windows和Macintosh之间已经有足够的一致性,这个方面已不存在尚未解决的重要问题,计算环境和用户界面的标准推荐采用UNIX平台上的CDE环境以及Windows平台上的windows图形用户界面。



2 硬件描述语言及接口标准



2.1 硬件描述语言标准



硬件描述语言(hardware description  language,HDL)用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。目前典型的硬件描述语言有VHDL,Verilog,SystemC等。美国硅谷较流行使用VerilogHDL,而欧洲则较多使用VHDL。另外还有AHDL,用C/C++作为系统级设计语言则是一个新兴的方法,Superlog,CynlibC++等新的硬件描述语言随着系统级FPGA以及SoC的发展、软硬件协调设计和系统设计的需求也发展了起来。



早期的硬件描述语言,如ABEL,HDL,AHDL,由不同的EDA厂商开发,互不兼容,而且不支持多层次设计,层次间翻译工作要由人工完成,效率低下且容易出错。为了克服以上不足,1985年美国国防部正式推出了高速集成电路硬件描述语言VHDL,1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEE1076-1987),第二个版本是在1993年制定的(VHDL-93)。VHDL同时也是军事标准(454)和ANSI标准。作为一种硬件描述语言标准,VHDL为众多的EDA厂商支持,且移植性好。



VerilogHDL的使用也非常普遍,其对电路控制的灵活性方面它的效率比VHDL要高。在美国、日本等国Verilog语言的使用率要远高于其他语言。VerilogHDL在1995年成为IEEE标准(IEEE13641995),2001年发布了IEEE1364-2001,目前正在进行新的修订(IEEE1364-2005)。由于Accellera标准组织决定将SystemVerilog3.1a(SystemVerilog是VerilogHDL系统级扩展版)捐献给新的IEEE工作组,而不是原先负责Verilog标准化的IEEE1364工作组,因此可能会导致两个Verilog标准化工作,即IEEE1364-2005和IEEE1800,这也许会影响Verilog语言的标准化,破坏该语言的统一性。  SystemVerilog于2004年获得了PAR(Project Authorization  Request,项目授权请求)编号,由IEEE开展的标准化活动已经开始。据Accellera会长丹尼斯·布罗菲(DennisB.Brophy)介绍,SystemVerilog预计将在2005年内成为取消“P”字的IEEE正式标准。



作为两大标准的硬件描述语言,VHDL和VerilogHDL的互操作性非常重要,曾经VHDL和Verilog的相应的国际组织VI(VHDL国际组织)、OVI(Open  Verilog  International,开放Verilog国际组织,1999年成立)努力协调VHDL和Verilog的互操作问题。2000年,VI和OVI这两个拥有丰富标准制定程序经验的组织合并成立了Accellera。Accellera正在进行Assertion属性描述语言“PSL”的标准化工作———IEEE1850,PLS预计也像SystemVerilog一样在2005年内成为IEEE标准。


越强大,相应对标准化的要求也越来越高。
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