老莫

谈谈EDA技术(三)

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在新开始这一期之前呢,大家可以看一期《鸿观》:

http://v.youku.com/v_show/id_XMzE0MzI2NjM3Ng==.html?spm=a2h0j.8191423.vpofficiallistv5_wrap.5~5~5~3!4~A

具体讲的是制造业的发展历程,就是制造业的知识不断的流失到第三产业尤其是软件行业的过程。原来要用手工画图的,后来大家改用CAD了,就在软件里面调用现成的模块就行了。再往前走一步,计算机自动控制加工,把制造业的知识都转移到计算机软件里面去了。

其实EDA技术的发展也是存在一个“知识转移”的过程。把微电子、电子线路的知识转移到计算机软件里面去,让软件自动的帮设计人员完成一系列计算、仿真、综合、布线等工作。而设计人员就不用再很深入的“死磕”这些知识,从而降低了设计难度并加快了设计效率。

上文说到,我们有Spice的出现现对电路的模拟分析和验证,但是这仍然是一种辅助设计而不是设计自动化。都还是在用手工操作,没有做到自动。就好像会计还是在用电脑做账,只是把工具从笔和本子换成了电脑,电脑能够帮着算算总金额、利润率啥的。还没有进化出来ERP系统。所谓自动化的过程,本质上是要减少人的干预,最佳的状态就是人不用去干预。

电子设计自动化的思想发源于1970年代中期,设计自动化会议(Design Automation Conference,DAC)在这一时期被创立。时至今日,设计自动化会议已经成为电子设计自动化领域学术水平最高的顶级会议。今年我们也有向这个会议投稿,大概2月份的样子会有结果,希望后面能有好消息。如果能够成行,一定向也会写长文来汇报DAC开会的情况。

在1980年,卡弗尔·米德(Carver Mead)和琳·康维(Lynn Conway)发表的论文《超大规模集成电路系统导论》(Introduction to VLSI Systems)中提出了通过编写代码来进行芯片设计的新思想。这一思想被认为是EDA行业发展的先声,也是集成电路设计史上一次重要的分野。如果这一想法得到实现,芯片设计的复杂程度可以得到显著提升。同时,集成电路的设计者也将不必要再具备非常丰富的微电子器件和半导体物理的知识,可以在相对较高的抽象层级上专注于系统的规划和电路功能的设计。

按照这一思路,Gateway设计自动化(Gateway Design Automation)公司的工程师菲尔·莫比(Phil Moorby)于1986年提出了Verilog硬件描述语言(Hardware Description Language, HDL)。1987年,在美国国防部的资助下,另一种硬件描述语言VHDL被创造出来。自此,卡弗尔·米德和琳·康维提出的通过编程语言来进行芯片设计的新思想开始逐渐变为现实。

1981年,明导国际公司(Mentor Graphics)成立,拉开了专业EDA公司发展的序幕。此后又有多家专业的EDA公司相继成立。经过一段时间的合并、重组之后,1986年Synopsys公司(国内大陆地区官方登记为新思科技公司)成立,1988年Cadence公司(国内大陆地区官方登记为铿腾电子科技有限公司,在我国港台地区则使用益华电脑科技股份有限公司的名称)成立。1989年Cadence公司合并了Gateway设计自动化公司,并推出了自己的Verilog仿真器Verilog-XL。自此,三大EDA公司悉数登场。

在Verilog HDL语言提出之初,它是被作为一种仿真/建模语言来使用的。而在VHDL设计的初衷呢,则是美国国防部觉得用图纸和波形图来表述一个电路设计太过繁琐,需要用一种文字化的方式来记录电路的功能。所以VHDL设计的目的是作为一种“文档语言”来使用的。但随后这两种语言都开始加入了自动综合的功能。所谓综合,就是把用计算机语言描述的电路转化为用逻辑门来表示的电路。但由于这两种语言一开始并不是专门为了综合而设计的,因此就存在着很多“不适用”的后遗症。例如,在Verilog中,试图用wire表示一般的连接线,而用reg等表示有存储能力的节点。但在实际的综合中,reg却并不意味着一定会被综合成存储器件,更多的时候还是会被综合成没有存储能力的连接线等等。这些具体就不在这里细说了。

硬件描述语言的提出,使得EDA中的DA真正有了体现。最起码做到了电路由高的抽象层次向低的抽象层次的自动转换。这也真正使得数字集成电路的设计者不用再纠结于各种电学现象的细节,而把精力更多的投入到了功能定义、架构设计、时序规划等层面,从而加快了设计进度。至此,电子设计自动化的曙光才真正来临,由此拉开了一个蓬勃发展的时代。

昏割线……………………………………………………………………………………………………………………………………………………


文中提到的琳·康维(Lynn Conway)是一位非常传奇的人物。2015年我去参加ISSCC的时候曾经有幸提过他/她的报告。这位人物到底有多传奇呢?请看下面的链接:

http://blog.chinaaet.com/molf/p/39931


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  2. @老莫   
    @清霜一梦   

        老莫的前瞻性让我等佩服不已。

        现在不管是软件还是硬件都向AI 进军,云计算服务器几个大佬都在布局,量子计算机等也是炒得沸沸扬扬。世界似乎面临一场技术变革............ 

    FPGA也是换架构,换开发工具各种折腾。想请教一下老莫对未来技术走向的看法,以及作为一个普通的小FPGA工程师如何去赢取更大的发展空间呢?


    人生规划问题我一般不回答。

     


    哈哈哈

  3. @清霜一梦   

        老莫的前瞻性让我等佩服不已。

        现在不管是软件还是硬件都向AI 进军,云计算服务器几个大佬都在布局,量子计算机等也是炒得沸沸扬扬。世界似乎面临一场技术变革............ 

    FPGA也是换架构,换开发工具各种折腾。想请教一下老莫对未来技术走向的看法,以及作为一个普通的小FPGA工程师如何去赢取更大的发展空间呢?


    人生规划问题我一般不回答。

  4.     老莫的前瞻性让我等佩服不已。

        现在不管是软件还是硬件都向AI 进军,云计算服务器几个大佬都在布局,量子计算机等也是炒得沸沸扬扬。世界似乎面临一场技术变革............ 

    FPGA也是换架构,换开发工具各种折腾。想请教一下老莫对未来技术走向的看法,以及作为一个普通的小FPGA工程师如何去赢取更大的发展空间呢?