内容简介本书介绍了vlsi
设计的基本方法。全书共7章，内容包括：vlsi设计的一般概念、方法和基本流程；verilog和vhdl语言的基本概念和用法，逻辑仿真
软件modelsim介绍；可
编程逻辑器件基本知识和开发环境quartusⅱ介绍；逻辑综合的一般概念和方法，逻辑综合软件synopsysdc介绍；自动布局、布线基本概念及apollo软件介绍；soc基本概念，基于平台的soc开发方法及arm开发平台介绍；vlsi设计的发展方向。
本书可作为
电子科学和
通信与
信息等学科高年级本科生和硕士生的
教材，也可作为集成
电路设计工程师的参考书。
图书目录第1章vlsi概述1.1发展概貌1.2主要设计方法——自顶向下方法1.3vlsi设计流程中的重点问题1.3.1高层综合1.3.2逻辑综合1.3.3
物理综合1.4工具的支持思考题第2章硬件描述语言verilog2.1verilog语言的一般结构2.1.1模块2.1.2数据流描述方式2.1.3行为描述方式2.1.4结构化描述方式2.1.5混合描述方式2.2verilog语言要素2.2.1标识符、注释和语言书写的格式2.2.2系统任务和函数2.2.3编译指令2.2.4值集合2.2.5数据类型2.2.6位选择和部分选择2.2.7参数2.3表达式与操作符2.3.1算术操作符2.3.2关系操作符2.3.3相等关系操作符2.3.4逻辑操作符2.3.5按位操作符2.3.6归约操作符2.3.7移位操作符2.3.8条件操作符2.3.9连接操作符2.3.10复制操作符2.4结构描述方式2.4.1常用的内置基本门2.4.2门时延问题2.4.3门实例数组2.4.4模块和端口2.4.5模块实例语句2.4.6模块使用举例2.5数据流描述方式2.5.1连续赋值语句2.5.2举例2.5.3连线说明赋值2.5.4时延2.5.5连线时延2.5.6举例2.6行为描述方式2.6.1过程结构2.6.2时序
控制2.6.3语句块2.6.4过程性赋值2.6.5if语句2.6.6case语句2.6.7循环语句2.7设计共享2.7.1任务2.7.2函数2.7.3系统任务和系统函数2.8hdl仿真软件简介思考题第3章硬件描述语言vhdl3.1vhdl语言的基本结构3.2vhdl的设计实体3.2.1实体说明3.2.2结构体3.3vhdl中的对象和数据类型3.3.1数的类型和它的字面值3.3.2数据类型3.3.3对象的说明3.3.4vhdl中数的运算3.4行为描述3.4.1对象的赋值3.4.2并发进程3.4.3并行信号赋值语句3.4.4进程语句3.4.5顺序赋值语句3.4.6顺序控制3.4.7断言语句3.4.8子程序3.5结构描述3.5.1元件和例元3.5.2规则结构3.5.3参数化设计3.5.4结构与行为混合描述3.6设计共享3.6.1程序包3.6.2库3.6.3元件配置思考题第4章可编程逻辑器件4.1引言4.2ga概述4.3pld概述4.3.1pld的基本结构4.3.2pld的分类4.3.3
prom阵列结构4.3.4pla阵列结构4.3.5pal(gal)阵列结构4.3.6fpga(fieldprogrammablegatearray)4.3.7pld的开发4.4fpga的开发实例4.4.1quartusii的启动4.4.2建立新设计项目4.4.3建立新的veriloghdl文件4.4.4建立新的原理图文件4.4.5设置时间约束条件4.4.6引脚绑定4.4.7编译4.4.8仿真4.4.9器件编程思考题第5章逻辑综合5.1引言5.2组合逻辑综合介绍5.3二元决定图（binary-decisiondiagrams）5.3.1robdd的原理5.3.2robdd的应用5.4veriloghdl与逻辑综合5.4.1assign结构5.4.2if-else表达式结构5.4.3case表达式结构5.4.4for循环结构5.4.5always表达式5.4.6function表达式结构5.5逻辑综合的流程5.5.1rtl描述5.5.2翻译5.5.3逻辑优化5.5.4工艺映射和优化5.5.5工艺库5.5.6设计约束条件5.5.7最优化的门级描述5.6门级网表的验证5.6.1功能验证5.6.2时序验证5.7逻辑综合对电路设计的影响5.7.1verilog编程风格5.7.2设计分割5.7.3设计约束条件的设定5.8时序电路综合举例5.9synopsys逻辑综合工具简介5.9.1实例电路——m序列产生器5.9.2利用synopsys的designcompiler进行综合的基本过程思考题第6章自动布局、布线6.1自动布局、布线的一般方法和流程6.1.1数据准备和输入6.1.2布局规划、预布线、布局6.1.3时钟树综合6.1.4布线6.1.5设计规则检查和一致性检查6.1.6输出结果6.1.7其他考虑6.2自动布局、布线软件介绍6.2.1apollo一般情况介绍6.2.2apollo库的文件结构6.2.3逻辑单元库——tsmc0.25mmcmos库6.3自动布局、布线的处理实例6.3.1电路实例6.3.2数据准备和导入6.3.3数据导入步骤6.3.4布图6.3.5预布线6.3.6单元布局6.3.7布线6.3.8数据输出6.3.9自动布局、布线的优化思考题第7章soc
技术简介7.1soc的基本概念7.1.1soc的特征和条件7.1.2soc的设计方法学问题7.2基于平台的soc设计方法7.2.1一般方法7.2.2设计分工7.3armprimexsys平台soc设计方法7.3.1简介7.3.2
标准的soc平台7.3.3支持工具和验证方法7.3.4操作系统端口7.3.5arm的扩展ip7.3.6第三方伙伴计划7.4待解决的几个研究方向思考题主要参考文献
序言/前言前言近几年来，我国的
集成电路产业得到了迅猛的发展，对集成电路设计人才的需求也在逐年提高。高校承担着人才培养的重任，为了加快人才培养速度，需要努力创造培养环境，教材建设是这个环境的重要组成部分之一。由于国内集成电路设计起步较晚，各方面的
基础都比较薄弱，在教材方面，尤其缺乏大批反映当代先进的集成电路设计思想和技术的教材。超大规模集成电路（vlsi）设计是综合性较强的集成电路设计分支，目前，vlsi设计采用自顶向下设计方法，体现了系统工程的科学思想。但是，在过去多年对研究生的教学过程中，我们发现，国内用于介绍vlsi设计的自顶向下整体技术的教材较少。所以，从1998年开始，本书第一作者接任有关vlsi
分析与设计的课程教学之后，就在东南大学无线电系沈永朝教授1987—1997年为硕士研究生授课用的、名为《vlsi分析与设计》的手稿基础上，补充了vhdl语言、vlsi逻辑综合和在系统编程技术等集成电路前端设计的内容，编写了《vlsi设计讲义》。讲课过程中发现：（1）研究生大多在本科阶段没有系统学习过集成电路设计；（2）vlsi前端设计与各类集成电路的后端设计在学习内容、设计方式和应用cad/eda工具等方面都有很大不同；（3）研究生在一个学期内难以兼顾集成电路前端设计和vlsi后端设计两方面的内容。所以，从2001年始，我们将原来的《vlsi设计讲义》分成两门课程。一门称之为《集成电路设计基础》（已于
2004年6月由电子工业出版社出版），侧重于集成电路设计基础知识和后端设计，继续由本书第一作者讲授。另一门内容集中在前端（或称顶层）设计，由本书第二作者增加了vlsi设计概述、verilog语言、自动布局布线和soc技术简介等章节，并增加了逻辑仿真软件modelsim、fpga开发软件quartusⅱ、逻辑综合软件synopsysdc、自动布局布线软件apolloⅱ和arm的socprimexsys平台等内容，沿用《vlsi设计》名称，独立开课讲授。几年来作者不断地对这门课进行体系构思、内容充实和教学
检验，最终形成了现在的这本《vlsi设计》。本教材共分7章，按自顶向下设计的顺序，从最上层的行为级设计开始一直讲到最底层的自动布局、布线。第1章介绍了vlsi设计的一般概念和方法，简单讨论了vlsi设计的流程问题，同时也简要介绍了当代vlsi设计的前沿问题和发展方向。第2章和第3章介绍了vlsi设计所需要的语言知识，简要介绍了verilog语言和vhdl语言，没有过多地介绍语言的细节，而是从整体出发，介绍语言的最基本、最关键的用法，使初学者有更多的精力关注vlsi设计的整个流程。在介绍语言的过程中，介绍了一个常用的逻辑仿真软件modelsim，使大家在进行简短的语言学习以后，就可立即进入逻辑模拟阶段，便于读者进一步自学和掌握语言的更复杂的内容。第4章介绍了可编程逻辑器件的知识和开发方法，利用可编程逻辑器件进行vlsi设计，是业界比较流行的辅助设计方法。这种方法有利于减少vlsi的设计周期。在介绍了一般的可编程器件的知识以后，本章重点介绍了一个开发环境，即altera公司的quartusii软件，并通过一个具体的简单实例介绍了开发软件的使用流程。可编程逻辑器件的开发环境大同小异，所以介绍了一种环境，有利于读者进一步学习和掌握其他的开发工具。第5章介绍了逻辑综合技术的一般概念、方法以及与硬件描述语言的关系。同时，介绍了一个常用的逻辑综合工具synopsysdc，并通过一个具体的例子，介绍了逻辑综合的一般流程。第6章介绍了自动布局、布线的基本概念、方法和常用软件工具，并通过一个简单的例子，介绍了实际自动布局、布线软件的使用方法。第7章介绍了soc的基本概念和目前的实用开发方法。虽然实际应用中的vlsi设计千变万化，但作者认为，经过这7章内容的学习，初学者基本可以掌握一个vlsi设计的完整流程了。本书可以作为电子科学和通信与信息等学科高年级本科生和硕士生的教材，也可作为集成电路设计工程师的参考书。在本书的编写过程中，硕士研究生蒋道三、曾敏、朱礼安和荣瑜在软件使用和部分实例设计方面做了许多工作，乔庐峰博士也提出了一些很好的建议，在此表示衷心的感谢。同时，我们也要感谢原avant!公司（现synopsys公司）在eda软件方面给予的无偿的大力支持，特别要感谢原avant!公司的徐建民、杨颖、井丽萍、张丽、石荣和邓泽群等给予我们的大力支持。东南大学射频与光电集成电路研究所部分老师和研究生也为本书做出了不同程度的贡献，在此表示衷心的感谢。本教材经过了4届学生教学的试用，中间经过了不断的充实和完善，但集成电路技术发展迅速，涉及的技术领域众多，一本教材很难反映技术发展前沿的变化。我们虽然尽了最大努力，仍难以达到兼顾基础又跟踪前沿和兼顾全面又突出重点的多重目标。由于篇幅和我们的水平所限，目前的这本教材还不是非常理想的，但为解教学上的燃眉之急，我们还是决定出版这本书，起一个抛砖引玉的作用，希望对国内的vlsi设计的教学尽一点微薄之力。本书的编写时间是我们在科研和教学的过程中抽空完成的，错误之处在所难免，希望读者提出宝贵意见和建议，使本书得到完善和提高。编著者
