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1、1数字IC系统设计中的关键问题研究Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望2向你们推荐几本好书：向你们推荐几本好书：1、数字、数字IC系统设计，西电出版社，王彬等系统设计，西电出版社，王彬等2、VerilogHDL设计与验证，设计与验证，EDA先锋工作室先锋工作室3、精通、精通VerilogHDL:IC设计核心技术实例详解，电子工业出版社设计核心技术实例详解，电子工业出版社4、AlteraFPGA/CPLD设计（基础篇设计（基础篇/高级篇），高级篇），EDA先锋工作室先锋工作
2、室5、VLSI设计基础设计基础3讨论提要讨论提要1 13 32 25 54 46 6数字系统数字系统IC设计流程概述设计流程概述数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念低功耗设计低功耗设计数字数字IC设计中的一些设计方法设计中的一些设计方法状态机设计状态机设计结论结论4数字数字IC系统设计流程概述系统设计流程概述基本概念：基本概念：l分类：数字分类：数字IC，模拟，模拟IC，数模混合，数模混合IC，特别是，特别是SOC（systemonchip）则成为发展的方向。）则成为发展的方向。l从实现方式：全定制（从实现方式：全定制（full-custom）设计，基于晶体管级，所有）设计，基
3、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、功耗低的通用型的，要求集成度高、速度快、面积小、功耗低的通用型IC或是或是ASIC。l半定制（半定制（Semi-custom）：基于门阵（：基于门阵（Gate-Array）和标准单元）和标准单元（Standard-Cell）的设计，由于其成本低、周期短、芯片利用率）的设计，由于其成本低、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低而适合于批量小、要求推出速度快的芯片。l基于基于FPGA/CPLD设计设计5新的发展方向
4、：新的发展方向：SOCSOCASIC CoreMemoryEmbedded ProcessorCoreAnalogFunctionsCommunicationSensorInterface6数字数字IC系统设计流程概述系统设计流程概述设计流程：设计流程：l编写设计规格（功能指标与进度安排）编写设计规格（功能指标与进度安排）l算法设计算法设计(单精度、双精度单精度、双精度)l架构设计（架构设计（parallel/pipeline）lRTL级设计（功能实现）级设计（功能实现）l物理级设计（电路级）物理级设计（电路级）l版图（版图（layout）l流片流片7形象的比喻形象的比喻（盖房子）：（盖房子）
5、：IC=房子房子1、设计概念：、设计概念：systemC/C2、房子图纸：硬件描述语言（、房子图纸：硬件描述语言（VHDL/VerilogHDL）3、建筑工人：综合器（、建筑工人：综合器（QuartusII/SynplifyPro）4、质检员：仿真器、静态时序分析、形式验证工具、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：、砖瓦材料：Foundry提供的标准单元库提供的标准单元库数字数字IC系统设计流程概述系统设计流程概述8数字数字IC系统设计流程概述系统设计流程概述总结：总结：1、知识在于积累，勤看书，多思考，多做笔记、知识在于积累，勤看书，多思考，多
6、做笔记2、理论要联系实践，多动手。、理论要联系实践，多动手。9讨论提要讨论提要1 13 32 25 54 46 6数字系统数字系统IC设计流程概述设计流程概述数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念低功耗设计低功耗设计数字数字IC设计中的一些设计方法设计中的一些设计方法状态机设计状态机设计结论结论10数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念一、建立时间（一、建立时间（setuptime）与保持时间）与保持时间(holdtime)1、建立时间：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
7、，数据将不能在这个时钟上升沿被打不变的时间，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。入触发器。2、保持时间保持时间：是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定：是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，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。如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。3、时钟偏斜时钟偏斜（skewskew）：由于时钟线长度及负载不同，导致时钟信号到）：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。达相邻两个时序单元的时间不同，于是产生了时钟偏斜。111.Tsetup1.Tsetu
8、p（建立时间）应满足的条件：（建立时间）应满足的条件：数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念122.Thold2.Thold（保持时间）应满足的条件：（保持时间）应满足的条件：数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念133.3.如果存在如果存在TskewTskew时，时，TsetupTsetup和和TholdThold应满足的条件：应满足的条件：数字数字IC设计中的几个基本概念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) Th
9、old= Tcdlogic+Tco-Tskew (2) 14数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念15数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念16l什么是亚稳态？如何克服亚稳态？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，如何克服？什么竞争与冒险？如何产生，如何克服？l如何提高系统的速度？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？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？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？什么是多时
10、钟域设计，如何设计跨时钟域设计？数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念17数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念18讨论提要讨论提要1 13 32 25 54 46 6数字系统数字系统IC设计流程概述设计流程概述数字数字IC设计中的几个基本概念设计中的几个基本概念低功耗设计低功耗设计数字数字IC设计中的一些设计原则设计中的一些设计原则状态机设计状态机设计结论结论19数字数字IC设计中的一些设计原则与方法设计中的一些设计原则与方法设计原则与方法：设计原则与方法：l面积与速度平衡原则面积与速度平衡原则l硬件原则硬件原则l系统原则系统原则l同步设计原则同步设计原则l流水线设计方法流水线设计方法l乒乓操作设计方法乒乓操作设计方法l串并转换设计方法串并转换设计方法
