隨著數(shù)字集成電路（IC）的設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜，驗(yàn)證其功能的工作也越來(lái)越復(fù)雜了。在能被設(shè)計(jì)的門電路數(shù)量和能在合理時(shí)間內(nèi)被驗(yàn)證的門電路數(shù)量之間一直存在差距，而這些年來(lái)，EDA 廠商們?cè)诳s小這種差距方面幾乎無(wú)所作為。

要 點(diǎn)

●加快的速度是RTL仿真的10至 50倍。

 ●新仿真方法的速度是RTL仿真的1000至5000倍。

 ●FPGA原型的速度可以達(dá)到 RTL仿真的10,000倍。

 ●EDA廠商目前提供可簡(jiǎn)化構(gòu)建原型的分區(qū)軟件。

 ●多家廠商提供FPGA原型構(gòu)建電路板，價(jià)格比自建的更便宜。

僅就驗(yàn)證設(shè)計(jì)而言，通常要占用集成電路（IC）設(shè)計(jì)師們多達(dá) 60% 至 80% 的工作時(shí)間，而且這個(gè)比例還在不斷上升。為了幫助完成驗(yàn)證，很多設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)已轉(zhuǎn)向硬件輔助驗(yàn)證來(lái)構(gòu)建設(shè)計(jì)原型。電路試驗(yàn)板是第一種硬件原型制作形式，并且在復(fù)雜化和流行程度方面一直在提高。Collett International (www.collett.com) 和 Deepchip.com (www.deepchip.com) 的調(diào)查表明：30% 至 40% 的 ASIC 項(xiàng)目涉及原型制作。現(xiàn)在可以利用現(xiàn)成的 FPGA 來(lái)構(gòu)建自己的包含數(shù)百萬(wàn)門電路的原型，然而對(duì)于大型設(shè)計(jì)或復(fù)雜設(shè)計(jì)，也許就需要購(gòu)買預(yù)先設(shè)計(jì)的原型系統(tǒng)，或者，在經(jīng)費(fèi)允許的情況下，租借或購(gòu)買仿真加速器或電路內(nèi)置仿真器。構(gòu)建、租借或購(gòu)買的決定取決于若干因素，其中包括所要求的時(shí)鐘速度、容量、功能、成本、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技能以及必須驗(yàn)證設(shè)計(jì)的時(shí)間（參考文獻(xiàn) 1）。

原型構(gòu)建系統(tǒng)

設(shè)計(jì)師和廠商們表示，制作 ASIC 和 SoC（單片系統(tǒng)）原型在本質(zhì)上是向后邁出的一步——一些人半開玩笑地稱之為將SoC變成了SoB（單板系統(tǒng)）。在構(gòu)建原型系統(tǒng)的過(guò)程中，一些設(shè)計(jì)師利用各種分立元件、既有的 ASIC 和提供新功能的 FPGA 的組合來(lái)重建其 ASIC 的功能。而另一些設(shè)計(jì)師則構(gòu)建甚至購(gòu)買將設(shè)計(jì)方案編程到主板中的快速原型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。主板上容納了一組 FPGA 和子板，用來(lái)連接成獨(dú)特的功能或更大的系統(tǒng)。

工程師們可以設(shè)計(jì)或購(gòu)買運(yùn)行速度接近 250 MHz的 ASIC 原型構(gòu)件系統(tǒng)，這個(gè)性能水平在某些情況下接近最終芯片的運(yùn)行速度。這類原型系統(tǒng)比那些最高頻率為 2 MHz 的商用仿真器快得多，比 RTL 仿真器快 110 倍。利用快速 ASIC 原型構(gòu)件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師可以在系統(tǒng)環(huán)境中測(cè)試設(shè)計(jì)的功能，或者也可以進(jìn)一步進(jìn)行嵌入式軟件的開發(fā)。

當(dāng)然，由于設(shè)計(jì)師們很難在這樣的系統(tǒng)中查明系統(tǒng)缺陷的確切位置，ASIC原型的缺點(diǎn)是難以調(diào)試。各設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)把基于仿真的廣泛驗(yàn)證作為原型的基礎(chǔ)。MIPS Technologies 公司利用幾乎各種基于硬件的加速來(lái)驗(yàn)證新型微處理器內(nèi)核設(shè)計(jì)，同時(shí)幫助客戶集成內(nèi)核（見附文《MIPS 無(wú)所不用》）。

自建原型系統(tǒng)

目前，從頭構(gòu)建原型系統(tǒng)在某些方面比過(guò)去更容易了，而在另一些方面則更難了。當(dāng)今 FPGA 的巨大容量和速度等級(jí)使得用戶能夠制作數(shù)百萬(wàn)門 ASIC 設(shè)計(jì)方案的原型。近年來(lái)，通過(guò)提供工具幫助工程師分割A(yù)SIC設(shè)計(jì)并將分割的模塊編排到FPGA陣列中，Synplicity 和 Synopsys 等 EDA 公司已使原型設(shè)計(jì)工作變得容易了。目前，ASIC 原型構(gòu)建軟件的商品化已經(jīng)刺激了快速原型業(yè)務(wù)，并使其成為了 Cadence Design Systems 和Mentor Graphics等傳統(tǒng)仿真廠商的更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。各廠商，特別是那些提供現(xiàn)成原型系統(tǒng)的廠商表示：那些考慮制造或購(gòu)買原型的單位面臨的一個(gè)大問(wèn)題是——是否有時(shí)間、額外的擁有印制電路板設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技能的工程人員以及預(yù)算來(lái)自行構(gòu)建原型系統(tǒng)？

Dini Group 的 ASIC 原型構(gòu)建公司總裁 Mike Dini 強(qiáng)烈建議：購(gòu)買快速原型產(chǎn)品比從頭構(gòu)建更便宜。Dini 在 10 年前是一名 ASIC 和 FPGA 設(shè)計(jì)顧問(wèn)，由于當(dāng)時(shí)需要一些驗(yàn)證工具，因此他開始構(gòu)建原型電路板。他目前已經(jīng)放棄了設(shè)計(jì)服務(wù)，轉(zhuǎn)向了 ASIC 原型構(gòu)建領(lǐng)域中一項(xiàng)蓬勃發(fā)展的業(yè)務(wù)。多家廠商目前都提供這類原型系統(tǒng)（表 1）。Dini 說(shuō)：“我們?cè)诜抡骖I(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手說(shuō)我們只是提供一堆FPGA 而已。我并不把它當(dāng)作是一種侮辱。這就是我做的事情。我把數(shù)量極大的一堆 FPGA 放在電路板上，把它們組裝在一起并進(jìn)行調(diào)試，并把它們以比你自己制造更便宜的價(jià)格賣給你�！彼硎荆涸蜆�(gòu)件的價(jià)值可能無(wú)法衡量，但是，組裝一塊你在項(xiàng)目結(jié)束后可能會(huì)丟棄的專用電路板，可能會(huì)很浪費(fèi)。他建議用戶創(chuàng)建專門功能的子板，并從快速原型構(gòu)建廠商那里購(gòu)買原型系統(tǒng)的 FPGA 部件（見附文《購(gòu)買理由》）。

表一,快速原型系統(tǒng),加速器,仿真器,供應(yīng)商:

Dini 等人表示：即使借助 Synplicity 和 Synopsys 等公司的自動(dòng)分區(qū)軟件，自己構(gòu)建一個(gè)配備3 塊以上 FPGA 的系統(tǒng)也可能很快變成一個(gè)噩夢(mèng)，特別是