數(shù)字IC系統(tǒng)設計中的關鍵問題研究PPT學習教案

1、會計學1 數(shù)字數(shù)字IC系統(tǒng)設計中的關鍵問題研究系統(tǒng)設計中的關鍵問題研究 向你們推薦幾本好書：向你們推薦幾本好書： 1、數(shù)字、數(shù)字IC系統(tǒng)設計，西電出版社，王彬等系統(tǒng)設計，西電出版社，王彬等 2、Verilog HDL設計與驗證，設計與驗證，EDA先鋒工作室先鋒工作室 3、精通、精通Verilog HDL:IC設計核心技術實例詳解，電子工業(yè)出版社設計核心技術實例詳解，電子工業(yè)出版社 4、Altera FPGA/CPLD設計（基礎篇設計（基礎篇/高級篇），高級篇），EDA先鋒工作室先鋒工作室 5、VLSI設計基礎設計基礎 第1頁/共19頁 討論提要討論提要 數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)IC設計流程概述設計流程

2、概述 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 低功耗設計低功耗設計 數(shù)字數(shù)字IC設計中的一些設計方法設計中的一些設計方法 狀態(tài)機設計狀態(tài)機設計 結論結論 第2頁/共19頁 基本概念：基本概念： l分類：數(shù)字分類：數(shù)字IC，模擬，模擬IC，數(shù)模混合，數(shù)?；旌螴C，特別是，特別是SOC（system on chip）則成為發(fā)展的方向。）則成為發(fā)展的方向。 l從實現(xiàn)方式：全定制（從實現(xiàn)方式：全定制（full-custom）設計，基于晶體管級，所有）設計，基于晶體管級，所有 器件和互連版圖都采用人工設計。這種方法比較適合于大批量生器件和互連版圖都采用人工設計。這種方法比較適合于大批量生

3、產(chǎn)的，要求集成度高、速度快、面積小、功耗低的通用型產(chǎn)的，要求集成度高、速度快、面積小、功耗低的通用型IC或是或是 ASIC。 l半定制（半定制（Semi-custom） ：基于門陣（：基于門陣（Gate-Array）和標準單元）和標準單元 （Standard-Cell）的設計，由于其成本低、周期短、芯片利用率）的設計，由于其成本低、周期短、芯片利用率 低而適合于批量小、要求推出速度快的芯片低而適合于批量小、要求推出速度快的芯片 。 l基于基于FPGA/CPLD設計設計 第3頁/共19頁 ASIC Core Memory Embedded Processor Core Analog Functi

4、ons Communication Sensor Interface 第4頁/共19頁 設計流程：設計流程： l編寫設計規(guī)格（功能指標與進度安排）編寫設計規(guī)格（功能指標與進度安排） l算法設計算法設計(單精度、雙精度單精度、雙精度) l架構設計（架構設計（parallel/pipeline） lRTL級設計（功能實現(xiàn)）級設計（功能實現(xiàn)） l物理級設計（電路級）物理級設計（電路級） l版圖（版圖（layout） l流片流片 第5頁/共19頁 形象的比喻形象的比喻（蓋房子）：（蓋房子）：IC = 房子房子 1、設計概念：、設計概念：systemC/C 2、房子圖紙：硬件描述語言（、房子圖紙：硬件描

5、述語言（VHDL/VerilogHDL） 3、建筑工人：綜合器（、建筑工人：綜合器（Quartus II /Synplify Pro ） 4、質(zhì)檢員：仿真器、靜態(tài)時序分析、形式驗證工具、質(zhì)檢員：仿真器、靜態(tài)時序分析、形式驗證工具(modelsim/STA) 5、磚瓦材料：、磚瓦材料：Foundry提供的標準單元庫提供的標準單元庫 數(shù)字數(shù)字IC系統(tǒng)設計流程概述系統(tǒng)設計流程概述 第6頁/共19頁 總結：總結： 1、知識在于積累，勤看書，多思考，多做筆記、知識在于積累，勤看書，多思考，多做筆記 2、理論要聯(lián)系實踐，多動手。、理論要聯(lián)系實踐，多動手。 第7頁/共19頁 討論提要討論提要 數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系

6、統(tǒng)IC設計流程概述設計流程概述 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 低功耗設計低功耗設計 數(shù)字數(shù)字IC設計中的一些設計方法設計中的一些設計方法 狀態(tài)機設計狀態(tài)機設計 結論結論 第8頁/共19頁 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 一、建立時間（一、建立時間（setuptime）與保持時間）與保持時間(holdtime) 1、建立時間：建立時間：是指在觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以前，數(shù)據(jù)穩(wěn)定是指在觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以前，數(shù)據(jù)穩(wěn)定 不變的時間，如果建立時間不夠，數(shù)據(jù)將不能在這個時鐘上升沿被打不變的時間，如果建立時間不夠，數(shù)據(jù)將不能在這個時鐘上升沿被打 入

7、觸發(fā)器。入觸發(fā)器。 2、保持時間保持時間：是指在觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以后，數(shù)據(jù)穩(wěn)定：是指在觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以后，數(shù)據(jù)穩(wěn)定 不變的時間，不變的時間， 如果保持時間不夠，數(shù)據(jù)同樣不能被打入觸發(fā)器。如果保持時間不夠，數(shù)據(jù)同樣不能被打入觸發(fā)器。 3、時鐘偏斜時鐘偏斜（ skewskew ）：由于時鐘線長度及負載不同，導致時鐘信號到）：由于時鐘線長度及負載不同，導致時鐘信號到 達相鄰兩個時序單元的時間不同，于是產(chǎn)生了時鐘偏斜。達相鄰兩個時序單元的時間不同，于是產(chǎn)生了時鐘偏斜。 第9頁/共19頁 1.Tsetup1.Tsetup（建立時間）應滿足的條件：（建立時間）應滿足的條件： 數(shù)字數(shù)字

8、IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 第10頁/共19頁 2.Thold2.Thold（保持時間）應滿足的條件：（保持時間）應滿足的條件： 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 第11頁/共19頁 3.3.如果存在如果存在TskewTskew時，時，TsetupTsetup和和TholdThold應滿足的條件：應滿足的條件： 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 在考慮建立保持時間時，應該考慮時鐘樹向后偏斜的情況， 在考慮建立時間時應該考慮時鐘樹向前偏斜的情況 Tsetup =Tclk-Tco-Tcdlogic- Tskew (1) Thold= Tcdlogic+Tco-Tskew (2) 第12頁/共19頁 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 第13頁/共19頁 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 第14頁/共19頁 n什么是多時鐘域設計，如何設 計跨時鐘域設計？ 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 第15頁/共19頁 第16頁/共19頁 討論提要討論提要 數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)IC設計流程概述設計流程概述 數(shù)字數(shù)字IC設計中的幾個基本概念設計中的幾個基本概念 低功耗設計低功耗設計 數(shù)字數(shù)字IC設計中的一些設計原則設計中的一些設計原則 狀態(tài)機設計狀態(tài)機設計 結論結論 第1