38. Средства автоматизированного проектирования

Термины автоматизированное проектирование (CAD) И автоматизированное конструирование (CAE) применяются по отношению к совокупности программ, которые поддер­живают разработку схем, систем и многого другого. Термин "CAD" является более общим и используется не только в области электроники, но также в архи­тектуре, например, и в машиностроении. В электронике понятие "CAD" часто от­носится к средствам проектирования устройств на физическом уровне, таким как программы компоновки ИС и разводки печатных плат. Термин "CAE" чаще используется по отношению к средствам проектирования на концептуальном уровне 1ипа редакторов схем, программ моделирования схем и компиляторов Ш1У. Однако многие из работающих в области электроники склоняются к тому, что эти термины являются синонимами. В этом параграфе мы рассмотрим некоторые средства CAD/CAE, используемые при разработке цифровых устройств.

39. Языки описания схем

В предыдущие десятилетия большинство проектов логических устройств выпол­нялось графически в виде блок-схем и принципиальных схем. Однако широкое распространение в 90-е годы программируемых логических устройств, техноло­гии создания сверхбольших специализированных ИС, языков описания схем и син­теза радикально изменило методы разработки больших цифровых устройств.

Традиционное использование языков высокого уровня, таких как С, С++ и Java, при создании программного обеспечения, настолько повысило уровень абстрак­ции, что теперь программисты способны создавать более крупные и более слож­ные системы, правда с некоторой потерей эффективности по сравнению с про­граммными продуктами, написанными на ассемблере и отлаженными вручную. Ситуация с проектированием аппаратных средств аналогична. Схема, описанная с помощью средств синтеза в языках VHDL или Verilog, не может быть такой же маленькой по размерам и столь же быстродействующей, как схема, разработанная и вылизанная вручную опытным инженером, но в хороших руках программные средства позволяют создавать гораздо более крупные системы. Без применения программных средств нельзя обойтись, когда речь идет о том, чтобы воспользо­ваться наличием миллионов вентилей в наиболее совершенных интегральных схе­мах типа CPLD и FPGA или в специализированных ИС.

Некоторое время в ходу были языки описания схем, не поддержанные сред­ствами синтеза, но с появлением таких средств использование этих языков умень­шилось. Наиболее известны языки межрегистровых пересылок, которыми в течение десятилетий пользовались для описания работы синхронных систем. В таком языке система обозначений потокового управления поведением конечного автомата объединяется со средствами описания работы схем на многоразрядных регистрах. Языки межрегистровых пересылок были осо­бенно полезны при машинном проектировании, когда отдельные команды машин­ного языка представлялись в виде последовательности таких элементарных ша­гов, как загрузка, хранение, объединение и проверка содержимого регистров.