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第1章 概论1

1.1 电子系统设计自动化技术发展的回顾1

1.2 从EDA的角度来观察VLSI2

1.2.1 VLSI的分类2

1.2.2 芯片布图4

1.2.3 可编程逻辑器件6

1.3 数字系统自动设计的流程10

1.4 EDA的主要领域12

1.4.1 硬件描述语言12

1.4.2 模拟验证15

1.4.3 综合技术17

1.4.4 测试诊断18

1.4.5 逻辑设计形式验证18

1.4.6 工程实现19

1.5 EDA系统的构成20

参考文献21

第2章 硬件描述语言VHDL22

2.1 硬件描述语言VHDL22

2.2 VHDL的基础知识23

2.2.1 设计实体和结构体的概念23

2.2.2 面向模拟器的某些特性25

2.2.3 结构和行为26

2.2.4 数据类型与对象29

2.2.5 各分立部分之间的联结32

2.2.6 VHDL的主要构件33

2.2.7 设计库39

2.3.1 文字41

2.3 VHDL的数据类型41

2.3.2 标量类型42

2.3.3 复合类型43

2.3.4 子类型47

2.3.5 属性47

2.3.6 预定义算符49

2.4 VHDL行为描述52

2.4.1 进程语句52

2.4.2 行为模型的顺序性53

2.4.3 行为模型的并行（并发）性62

2.5 VHDL的结构描述71

2.5.1 结构描述的基本特征71

2.5.2 规则结构79

2.5.3 配置指定82

2.5.4 默认值与无连接端口84

2.6 VHDL对大规模设计的支持86

2.6.1 设计库的概念86

2.6.2 VHDL中名字的可见性86

2.6.3 使用library语句访问其它库89

2.6.4 块语句90

2.6.5 设计中的数据共享90

2.6.6 结构描述和行为描述的混合使用93

2.7 VHDL的一些高级特性94

2.7.1 重载94

2.7.2 用户定义的属性96

2.7.3 与信号相关的属性97

2.7.4 被保护的信号赋值语句100

2.7.5 断开指定101

2.7.6 空事项处理103

2.8 设计实例105

2.8.1 交通灯控制器105

2.8.2 创建技术说明书106

参考文献113

第3章 EDA系统的框架结构115

3.1 概述115

3.1.1 EDA系统框架结构的提出115

3.1.2 EDA系统框架结构的概念117

3.1.3 EDA系统框架结构的构成模型118

3.1.4 EDA系统框架结构的特点118

3.2.1 工程数据库及其管理系统119

3.2 数据模型与数据管理119

3.2.2 EDA系统中的数据模型121

3.2.3 EDA系统中数据库的层次组织123

3.3 用户界面管理125

3.3.1 用户界面管理系统概述125

3.3.2 UIMS的两种界面127

3.3.3 用户界面描述语言130

3.3.4 小结133

参考文献133

第4章 模拟135

4.1 模拟的目的和方法135

4.1.1 设计自动化与模拟验证135

4.1.2 模拟级别136

4.2 逻辑模拟模型137

4.1.3 模拟系统的基本组成137

4.2.1 电路网表138

4.2.2 信号状态值139

4.2.3 延迟模型144

4.2.4 元件模型146

4.3 逻辑模拟算法149

4.3.1 模拟过程149

4.3.2 事件表驱动模拟算法150

4.3.3 三值模拟算法与竞争冒险检测157

4.4 开关级模拟160

4.4.1 开关级电路模型160

4.4.2 计算节点信号状态的强度比较算法161

4.4.3 等效阻容网络算法165

4.4.4 信号延迟的计算167

4.4.5 门、功能块级和开关级的混合模拟处理171

4.5 高层次模拟171

4.5.1 VHDL模拟系统的组成172

4.5.2 VHDL内部模型的确立174

4.5.3 VHDL模拟算法181

4.6 交互式模拟与调试186

4.6.1 高级图形调试器及DEBUG功能186

4.6.2 适应DEBUG功能的VHDL模型及算法190

4.6.3 交互式波形显示编辑工具192

参考文献195

第5章 逻辑综合197

5.1 逻辑综合的内容和方法197

5.2 布尔函数的立方体表示法200

5.3 立方体运算201

5.3.1 基本概念202

5.3.2 相交和包含判断的具体实现208

5.3.3 锐积运算210

5.3.4 星积运算216

5.4 多输出函数与单输出函数的阵列变换218

5.4.1 单输出函数的表示形式219

5.4.2 阵列合并219

5.4.3 阵列分离220

5.5 单输出函数质立方体的计算220

5.5.1 锐积求质立方体220

5.5.2 迭代星积求质立方体221

5.5.3 广义星积求质立方体222

5.6 单输出函数的自动综合225

5.6.1 选拔法求最小化覆盖226

5.6.2 收缩算法求无冗余覆盖229

5.7 多输出函数的自动综合230

5.7.1 收缩算法求无冗余覆盖230

5.7.2 选拔法求最小化覆盖232

5.7.3 判别质蕴涵项的E算法234

5.8 组合逻辑电路的变换236

5.8.1 多级逻辑电路转化为二级逻辑电路236

5.8.2 二级逻辑电路转化为多级逻辑电路238

5.9 时序逻辑电路的自动综合245

5.9.1 时序机的数学模型246

5.9.2 完全规定时序机的状态最小化247

5.9.3 不完全规定时序机的状态化简254

5.9.4 时序机的状态分配259

参考文献260

第6章 高层次综合262

6.1 高层次综合概述262

6.1.1 高层次综合的概念262

6.1.2 高层次综合的优点263

6.2 高层次综合的内容263

6.2.1 编译与转换264

6.2.2 调度与分配268

6.2.3 控制器综合269

6.2.4 结果生成与反编译269

6.2.5 高层次综合中的设计空间搜索271

6.3 调度技术272

6.3.1 调度问题272

6.3.2 调度算法的分类274

6.3.3 ASAP调度算法与ALAP调度算法275

6.3.4 列表调度算法278

6.3.5 调度中控制结构的处理281

6.3.6 调度中的功能单元库288

6.4 分配技术289

6.4.1 分配问题289

6.4.2 分配算法291

6.5 高层次综合中的优化技术295

6.5.1 具有分枝控制结构时操作的移动296

6.5.2 控制数据流图的结构变换297

6.6 小结300

参考文献301

7.1.1 测试与故障诊断303

第7章 故障诊断303

7.1 故障诊断与测试集303

7.1.2 故障模型304

7.1.3 测试向量与测试集304

7.1.4 故障的合并与测试集的压缩306

7.1.5 测试码的生成问题310

7.2 敏化路径法求组合电路的测试码311

7.2.1 单路径敏化法311

7.2.2 D算法313

7.3 布尔差分法320

7.4 多故障的测试码生成325

7.4.1 多故障模型的D算法325

7.4.2 高阶布尔差分法326

7.5.1 同步时序电路的迭代展开328

7.5 时序电路的测试码生成328

7.5.2 扩展D算法329

7.5.3 异步时序电路的迭代展开332

7.6 故障模拟333

7.6.1 并行故障模拟334

7.6.2 演绎故障模拟335

7.6.3 同时故障模拟336

7.7 可测性设计337

7.7.1 可测性分析337

7.7.2 设置观察点和控制点341

7.7.3 组合电路的可测性电路结构342

7.7.4 扫描方式电路设计344

7.7.5 内建自测试设计346

参考文献350

8.1 形式验证的目的和基本方法351

8.1.1 形式验证的基本概念351

第8章 形式验证351

8.1.2 形式验证的基本方法352

8.2 基于符号处理的形式推理方法354

8.2.1 电路的描述354

8.2.2 公理系355

8.2.3 基于FOL定理证明系统的验证过程357

8.3 基于时序逻辑的验证366

8.3.1 时序逻辑简介366

8.3.2 用时序逻辑描述电路的时序关系369

8.3.3 利用状态迁移表的验证方法371

8.4.1 归纳断言法简介376

8.4 归纳断言法在逻辑验证中的应用376

8.4.2 一个寄存器传输语言及其公理定义378

8.4.3 验证实例381

8.5 提取行为表达式的验证方法383

8.5.1 验证用描述语言ISPB简介383

8.5.2 事件、历史序列和行为384

8.5.3 行为表达式385

8.5.4 由ISPB程序求行为表达式387

8.5.5 用行为表达式进行验证389

参考文献390

附录A VHDL预定义环境392

附录B IEEE多值逻辑系统标准包400

附录C 英汉名词对照表404