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集成电路设计方法及IP设计技术的研究

李丽  
【摘要】: 集成电路产业日新月异的发展和集成电路设计方法学的不断提高互为因果,是理论与实践互相支持的良好典范。本文研究集成电路设计方法学。第二章研究当代设计方法学的前沿领域:基于平台的设计方法,并提出了一些新观点和新方法。“建库原则”和“自上而下的设计与自下而上的建库是并行的两个设计流程”的概念是其中的重要部分。论文的后续章节围绕着自下而上的“建库”展开来讨论具体的技术问题。集成电路IP(Intellectual Property)库(简称IP库)是研究的对象。IP库由芯核类IP(IP Core)和IP模块(IP Block)组成。第三章讨论IP Core的设计流程和方法,并具体设计了一个8位MCU。第四章讨论IP Block的设计流程和方法,并具体设计了一个存储器接口电路(SGRAM接口)。上述的MCU和SGRAM接口(STI)都通过了省部级鉴定。STI并被核准为软件产品。本文作者是上述两个项目的主持人。 本文基于以下科研项目撰写: ★国家自然科学基金 “深亚微米超高速多媒体芯片设计理论的研究”(69876010) ★国家863计划 “超大规模集成电路IP核接口及相关设计技术”(863-SOC-Y-3-1) ★国家“九五”重点科技攻关 “MCU高层语言描述及其嵌入技术研究”(97-758-01-53-08) ★国家教育部 “SOC软硬件集成协同设计和验证优化理论和方法研究”(教技司[2001]215) ★国家科技学术著作出版基金 “Verilog与PC机接口电路设计”(99-F-1-011) 论文的主要工作和取得的成果如下: 1、在研究集成电路设计方法学发展历史的基础上,提出了设计的积木化原则和积木元件最大化原则。在考察了积木元件从晶体管、逻辑门、IP发展到现在的系统平台的历史后,提出下一代积木元件将是多系统(MSoC,Multi-SoC)的可能性。 2、提出了基于映射和库的设计思想。在传统设计流程中,综合是典型的映射过程,是高层次的生成物在低一个层次的库中寻找合适的库元件的过程。如果我们建立了IP库和平台库,再加上已有的门级库和版图库,那么整个设计流程就是一个不断的自上而下的映射过程。这个过程的基础是各级库的存在。 3、提出了系统级设计中IP映射与平台映射分离的正交设计概念和方法, 11 合肥工业大学博士学位论文 并据此提出了新的基于平台的设计流程。三 4、在考察了门级库和版图库的重要历史作用后,讨论了建设IP 库的必要_, 性,同时也提出平台库的概念,并讨论了建设平台库的必要性。本文把这些思 二 想总结为集成电路设计方法学的“建库原则”。8 5、提出了自上而下的系统设计与自下而上的建库是并行操作的概念,并据- 此提出并行设计流程的概念。。-- 6、研究了IP库建设中的IP设计流程,并具体研究芯核类IP—一八位RISC 二 微控制器IP软核(HGD08R01)的设计流程和设计方法,并依据VSIA标准对_2- HGD08R01 IP软核实施了标准化工作。讨论了内部数据总线和硬布线的设计方。5- 法,对微控制器类IP软核的设计具有一定的参考意义*, 7、提出了可配置非幂方分频器算法。它采用一种新的分频方法——一周期插,_ 人法,既可以对分频过程(计数过程)进行控制,增加了可配置范围,又对后 ℃ 分频有很好的支持。” 8、讨论了测试平台的概念,并提出测试平台中测试向量库和自动校验的设_ 计方法,为提高IP库元件设计的正确性和可靠性提供了有效途径… 9、提出了“静-动态混合仲裁算法\ 该算法在“优先级”和“机会均等” 丁 的平衡问题上有独到之处。-- 10、提出了“片上总线。非总线混合结构”。这种结构用于双向总线的接口, 电路内侧,可以避兔片上用户等待总线换向的时间,既提高了数据的传输率,一、_ 也增加了安全性。t 11、提出了“读操作的设计原则”。读操作中的数据返回时间是无法预知的,人- 如何准确地与返回数据同步一直是个重要话题。本文提出的建立独立时钟 二 “mclkrd”的 方法为解诀这个问题提供了一个可供选择的解决方案。Z-_ 12、制定了接口内侧的片上总线协议,支持 8个片上用户,可以在 64位宽___ 的情况下以 100MB乃的高速率运行。


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