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1、1 数字数字ICIC系统设计中关键问题研究系统设计中关键问题研究 主讲：杨静主讲：杨静 拎 腊 豫 甭 在 淡 故 笺 筒 滁 锥 矫 芭 潦 獭 摆 剂 狭 惠 讹 沦 尼 埋 瘸 皂 蚌 徘 页 饯 狄 蓉 肾 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 2 向你们推荐几本好书： 1、数字IC系统设计，西电出版社，王彬等 2、VerilogHDL设计与验证，EDA先锋工作室 3、精通VerilogHDL:IC设计核心技术实例详解，电子工业出版社 4、AlteraFPGA/CPLD设计（基础篇/高级篇），ED
2、A先锋工作室 5、VLSI设计基础 统 噬 趴 验 诅 喝 饿 染 轩 中 怎 柳 少 挽 谗 嫂 幅 蚌 艳 懈 伙 筒 科 依 左 馅 挂 茵 玩 嚣 趣 抬 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 3 讨论提要 1 1 3 3 2 2 5 5 4 4 6 6 数字系统IC设计流程概述 数字IC设计中的几个基本概念 低功耗设计 数字IC设计中的一些设计方法 状态机设计 结论 茄 婿 庶 扩 备 呐 剔 园 喂 孽 转 出 秘 案 密 跪 仲 锄 便 批 盔 踊 犹 眠 谍 瘟 茬 瘴 刘 括 职 瞧 数
3、 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 4 数字IC系统设计流程概述 基本概念： l分类：数字IC，模拟IC，数模混合IC，特别是SOC（systemon chip）则成为发展的方向。 l从实现方式：全定制（full-custom）设计，基于晶体管级，所有 器件和互连版图都采用人工设计。这种方法比较适合于大批量生 产的，要求集成度高、速度快、面积小、功耗低的通用型IC或是 ASIC。 l半定制（Semi-custom）：基于门阵（Gate-Array）和标准单元 （Standard-Cell）的设计，由于其成
4、本低、周期短、芯片利用率 低而适合于批量小、要求推出速度快的芯片。 l基于FPGA/CPLD设计 稗 连 弃 处 椭 忙 闺 阿 绰 葱 殷 系 速 漠 凰 椎 轿 悍 甭 巢 意 刃 跪 狠 悠 仲 暴 女 业 聋 咙 位 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 5 新的发展方向：SOC ASIC Core Memory Embedded Processor Core Analog Functions Communication Sensor Interface 黍 勘 维 罗 价 低 嘱 工 翼 描 寨
5、 伏 才 艇 当 晶 慑 颈 铜 蝗 陌 栓 从 暑 的 疥 磁 邢 松 茨 科 暖 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 6 数字IC系统设计流程概述 设计流程： l编写设计规格（功能指标与进度安排） l算法设计(单精度、双精度) l架构设计（parallel/pipeline） lRTL级设计（功能实现） l物理级设计（电路级） l版图（layout） l流片 坪 顽 抨 足 壶 杀 夯 猪 津 呼 闷 犯 肢 宽 原 王 绽 拯 敌 椽 赖 将 谅 幼 很 戎 腆 邪 澄 仙 堪 勋 数 字 I C
6、 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 7 形象的比喻（盖房子）：IC = 房子 1、设计概念：systemC/C 2、房子图纸：硬件描述语言（ VHDL/VerilogHDL） 3、建筑工人：综合器（Quartus II /Synplify Pro ） 4、质检员：仿真器、静态时序分析、形式 验证工具(modelsim/STA) 5、砖瓦材料：Foundry提供的标准单元库 数字IC系统设计流程概述 锋 棍 烬 署 伟 鹿 钵 腺 轨 苹 虐 乏 砰 舆 锑 谈 慷 糟 贷 构 珠 幸 涝 储 顺 坟 仍 牵 挪 孔
7、场 旦 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 8 数字IC系统设计流程概述 总结： 1、知识在于积累，勤看书，多思考，多做笔记 2、理论要联系实践，多动手。 露 宇 定 煤 墙 艰 具 数 黍 孜 毛 娠 婶 恩 戚 尔 摄 脖 驶 屹 眺 熬 癸 鼠 牌 斩 佰 嚷 钎 饭 宰 跳 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 9 讨论提要 1 1 3 3 2 2 5 5 4 4 6 6 数字系统IC设计流程概述 数字IC
8、设计中的几个基本概念 低功耗设计 数字IC设计中的一些设计方法 状态机设计 结论 功 讯 钮 间 抹 宏 芦 岩 眺 早 沿 指 泽 媒 镑 鲍 捎 学 淌 华 弛 氦 担 敝 秦 释 藐 嫁 匙 歼 掐 特 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 10 数字IC设计中的几个基本概念 一、建立时间（setuptime）与保持时间 (holdtime) 1、建立时间：是指在触发器的时钟信号上 升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如 果建立时间不够，数据将不能在这个时钟 上升沿被打入触发器。 2、保持时间：是指在
9、触发器的时钟信号上 升沿到来以后，数据稳定不变的时间， 如 果保持时间不够，数据同样不能被打入触 发器。 3、时钟偏斜（ skew ）：由于时钟线长度及负载不同，导致时钟信号 到达相邻两个时序单元的时间不同，于是产生了时钟偏斜。 得 缔 韧 济 澳 姓 晨 褥 附 堪 贴 铡 炽 芹 弛 爽 辅 夫 挞 害 痴 馆 笑 汗 僚 壁 酚 赋 莲 契 逾 浩 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 11 1.Tsetup（建立时间）应满足的条件： 数字IC设计中的几个基本概念 终 若 频 垃 让 绘 瘴 煮 王
10、 愁 轧 诧 搔 危 篱 扦 淘 咯 洋 准 懂 哭 刺 兰 稳 隧 加 披 藐 寡 履 田 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 12 2.Thold（保持时间）应满足的条件： 数字IC设计中的几个基本概念 悲 跌 魂 泻 身 识 鉴 掉 养 腿 赫 神 贡 赚 帝 屁 余 作 萤 浑 吓 堰 川 蒋 氯 雄 杭 轿 幕 酞 嗅 怠 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 13 3.如果存在Tskew时，Tsetup
11、和Thold应满 足的条件： 数字IC设计中的几个基本概念 在考虑建立保持时间时，应该考虑时钟树向后偏斜的情况，在 考虑建立时间时应该考虑时钟树向前偏斜的情况 Tsetup =Tclk-Tco-Tcdlogic- Tskew (1) Thold= Tcdlogic+Tco-Tskew (2) 魏 逼 瞅 彬 澡 书 惹 瘫 释 湖 畴 贪 叭 圈 赏 议 琳 羽 馈 肤 款 釉 诣 晶 拨 引 翠 忘 朋 苦 蝴 股 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 14 数字IC设计中的几个基本概念 当 苟 凿 冒
12、 典 抚 豆 欧 推 协 矗 艳 嘲 订 域 矢 掂 钡 遁 粱 淋 靡 缄 宋 赣 复 钢 宅 截 垫 婆 还 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 15 数字IC设计中的几个基本概念 鹤 杰 寨 足 渗 沈 帖 童 秧 输 续 汹 叫 纶 坎 专 猴 恳 豌 附 困 拙 商 握 耪 湖 叭 防 武 皇 膛 臼 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 16 l什么是亚稳态？如何克服亚稳态？ l什么竞争与冒险？如何产生
13、，如何克服？ l如何提高系统的速度？ l同步设计与异步设计：优点与缺点，设计原则是什么？ l同步复位与异步复位：优点与缺点，设计原则是什么？ l什么是多时钟域设计，如何设计跨时钟域设计？ 数字IC设计中的几个基本概念 酸 健 舵 创 笨 朝 碳 筏 量 枫 屁 锗 引 霖 旅 赌 伙 窄 坦 淬 伙 求 楼 铆 匝 轮 耪 眼 芜 蛋 谎 芜 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 17 数字IC设计中的几个基本概念 躲 殷 涧 奖 柑 铃 忙 割 媒 戍 再 义 翱 郡 殆 篱 橱 替 汾 像 坊 溅 旦
14、 粹 辆 塔 鸯 握 耶 樱 思 埠 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 18 讨论提要 1 1 3 3 2 2 5 5 4 4 6 6 数字系统IC设计流程概述 数字IC设计中的几个基本概念 低功耗设计 数字IC设计中的一些设计原则 状态机设计 结论 怎 渐 膨 无 幻 裙 硬 还 灿 子 闰 输 婿 荚 裳 扇 翘 牲 澜 糯 即 嚏 聪 趁 乾 儒 诌 肖 冠 观 频 辫 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 19 数字IC设计中的一些设计原则与方法 设计原则与方法： l面积与速度平衡原则 l硬件原则 l系统原则 l同步设计原则 l流水线设计方法 l乒乓操作设计方法 l串并转换设计方法 边 首 轿 婶 捻 污 弘 泅 膏 庆 喝 蘸 动 婴 丸 遏 抚 巴 猎 军 穗 拢 杯 姬 披 小 谈 佰 湍 啦 琴 剁 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究 数 字 I C 系 统 设 计 中 的 关 键 问 题 研 究