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1.1集成电路设计基础

时间:2021-01-17 07:02:02来源:金橙教程网 作者:admin8 阅读:61次
 

集成电路设计基础

文章目录

  • 1.集成电路的概念
  • 2.IC设计的本质
  • 3.硬件描述语言(HDL)

1.集成电路的概念

集成电路:Intergrated Circuit,即IC,又称芯片

三个核心议题:集成什么,如何集成,如何处理集成带来的利弊

集成电路的定义:把一定数量的常用电子元器件,如电阻,电容,晶体管等,以及这些元器件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。

集成电路可分为:模拟芯片,数字芯片,数/模混合芯片三大类

SoC:System On Chip,单个芯片可以完成一个传统的设备系统功能;

ASIC:Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路。

IC设计流程:基于HDL设计通常的步骤如下:

1.系统需求制定

2.高级算法建模与仿真

3.软硬件划分过程

4.软硬件同步设计

2.IC设计的本质

摩尔定律:集成电路上所集成的元器件数量,每隔18个月就翻一倍;或者微处理器的性能每隔18个月就提高一倍,或价格下降一半。

这一定律揭示了信息技术进步的速度。

关键技术点:1.EDA设计工具的改进;2.设计与验证方法学的进步;3.知识产权(IP)的积累和标准化。

IC设计的“二八定律”:大部分成功的项目只做20%的更新,其余的采用成熟设计或标准IP方案。

IC设计的核心算法加时序”就是IC设计。

3.硬件描述语言(HDL)

HDL:Hardware Design language,即硬件描述语言。

“描述”这个词准确地反映了HDL语言的本质。HDL语言不过是已知硬件电路的文本表现形式,并将电路用文本的方式描述出来。

在编写语言之前,硬件电路应该已经被设计出来了,语言只是将这种设计转化为文字表达形式而已。

将HDL当作计算语言就是一种很严重的误解。

因此,在阅读或编写HDL语言,尤其是可综合的HDL时,不应该只看到语言本身,而是要看到语言背后所对应的硬件电路结构。

所有的时序逻辑电路都可以归结为下图的抽象模型,即:

单个时钟驱动前后两级寄存器,而寄存器之间为任意的组合电路

在这里插入图片描述

基于上述抽象模块,可以得出逻辑硬件的两个显著特点1.并行化2.时序化。即:每一个寄存器或模块都是独立并行的,不存在先后执行顺序,而控制这些硬件进入下一个状态的驱动源就是时钟每个寄存器之间的组合电路都有一定的先后时序关系,也就是,起始寄存器改变状态后,会以一定的速率将这个状态传播到下一个寄存器中,这个传播过程需要消耗时间Tdelay。若组合电路的延迟Tdelay不满足时钟周期要求,整个芯片电路就不会正常工作。

因此,在进行HDL描述时,必须把握的两个原则为:

1.所设计的电路模块之间均为并行;

2.寄存器电路之间存在严格的时序关系,需要尽量降低组合延迟。

掌握这两个原则,就能设计合格的硬件电路,明白HDL是一种单纯的硬件描述语言。

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