新一代设计自动化软件CADANCE
钽。 嚣 微处理机 【cR0PRoCESS0RS No．4 Nov．1995
· 微 机 软件 ·
新 一代 设计 自动化软件 CADANCE
EDA Software CADANCE
塞塑墓 马 萍 哈尔滨工业大学(哈尔滨 150001)
soIIgYinghl_i Ma Pi“ ／ ^、
． 卢大伟 佛山农业银行 ． 、l —矗广工石丽 r ’ l— l
r、 n
。 摘 要 丰 文论 述 了新 一代 设计 自动化 软件 CADANCE，分析 了它 的体 系结构 ，
舢 E鲨CADA NCE EDA 关键词 设计自动化 l lP
Abstract This paper describes EDA s。ftware C‘A DA NCE’ a analy s it! l
Keywords CADANCE EDA
1 前 言
设 计 自动 化 (DESIGN AUTOMAT10N)或
称 数 字 系统 CAD，主要 是 指 以计 算机 为 工
具 ，对数字 系统 (如 计算机 ，VLSl等 )进行辅
助设计 、制造和测 试等 ，使设计和制造 过程达
到 自动化或半 自动化 的技术 。
到 目前为 止 ，在发展 和应 用设计 自动化
技术方 面己走过 了 30多年 的历程 ，已从 单功
能 的 CAD 系统 ，发 展成 为 基于 工 程数 据库
技术的 集成化 CAD系统 。现在 ，世界上 从事
EDA 设 计 的 厂 商很 多 ，著 名 的 有 DAZIx、
ME~ITOR、 VALID、 CADENCE、
SYNOPSyS、COMDISCO 和 SILVAR —
LISCO 等等 。这 些 EDA 厂家能为 1c设计提
供软件系统 ，同时它 们也搞框架 设计 ，已把各
种工 具统 一 到框 架 中 ，形 成 EDA 一体 化软
件。只有将这些组成部分集成到 一个 环境 中 ，
才能满足 不断提 高的产 品设 计要求 ，缩 短研
制周 期 ，改进质量和可靠性 ，减 少 昂贵和费时
的设计重复次数 ，使产 品设计一次成功 。
2 CADANCE的 体 系结 构
CADANCE就提 供 了 这 样 一个 设 计 过
程集成一体化的体系结构 ，如图 I所 示 。
匿 I CADANCE 的设计 过程 一体 化 的体 系 结构
它 远远超 越了单 一的设计工 具 ，其先进 的工具 已为包含多硬件平台 、网络软 件浮 动 、
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·54· 擞 处 理 机 1995
开 放的数据结 构以及 核心集成 技术 等四部分
的框架 体系结构 所支 持 ，并 已与创新 的方法
(过程加速)相结 合达到了设计过 程流水一体
化 ．该体系结构还使得设计囊 复次 数减 少到
最 小 ，并通过规则驱动 、过 程分 析和 增量式 的
工程设计修改这些概念 ，使电子、物理和测试
研制过程并行地进行 ．
首 先 ，CADANCE独特的设 计过程体 现
为 其 设 计 环 境 本 身 。 它 以 UNIX、
XWlNDOW 、NFS及 其 它 工 业标 准 为 基础 构
成 了 一 个 与 硬 件 乎 台 独 立 的 环 境 ，它 使
CADANCE的用 户 可 以基 于 自身 的意 向 优
化 硬 件投资环 境 ，可 以基 于行 业标准 构建 自
己的设计环境 。
其 次 ，cADANCE在 全 线产 品 的 EDA
厂商 中第一个 支持 网络浮动软 件结构 ，把工
具建 筑在开放 的体 系结 构下 。ASCII数据描
述 、集 成的框 架 体系结 构 、“VIEWS 程 序接
口、对标 准数据格式 EDIF和 VHDL的承诺
和支 持 ，使得用 户可 以把其它商 用软件 或 自
己开 发的软 件集成 到 cADANcE的设 计环
境下 ，从而构造 可 自行 调整 的工 具集和 设计
方 法 。
CADANCE还 提 供了 世 界 上最 综 合 的
规则驱动的设计环境 设计工程师可以把设
计 中的重要 电特性考虑和设计意向标注在 逻
辑 图上 ，这 些特 性信息 精确反 应到 物理设 计
环境 中 ，指 导物 理设计工 具 自动地 确保这 些
规 范 被 正 确 无 误 地 实 现 。CADANCE 也是 工
业界 先进的 过程分折 的领导 者 ，它使 电子 和
物理设计 、分 析成 为一个并行的过程 。
CADANCE的 创新 还 在 于 设 计过 程 中
的每一方 面均体 现 了多 级设计 的 思想 ，设计
队伍可以在设计的初期探究设计的权衡并工
作 在 更 高 效 的 抽 象 的 层 次 上 。 同 时 ，
CADANCE的控 制 自动 化 技术 把 计 算机 的
能力和设 计者的专 长结 合在一起 ，极 大地 提
高 了设计效率 ．
设计过程的应用 、加速 和框架体系 ，构成
了 CADANCE的过程集成的体 系结构 ，它使
用 户能 比以往任何时候更快更成功 地设计 电
子 产 品 。
3 CADANCE的逻 辑设 计 平 台
3．1 CADANCE LWB的功 能特点
CADANCE为 逻辑 电路 的 设计 专 门提
供 了 一个 逻 辑 设 计 平 台 LWB，如 图 2所 示 。
它提 供的集成化 的仿真 框架 体系包含有适用
子逻辑设计 的每一步骤和整个设计过程 的完
整 一体化 的工具 ，并通过 先进 的仿真 技术与
紧 密的工 具通讯 的结合来加速和简化仿真和
纠错过程 ，极大地提 高了设计效率 。
逻 辑 设 计 平 台
用 户接 口管理 器 工 具／过 程管理 器
设计 工具 数字仪 器
CONCEPT 图形 编辑 器 初始化 管理 器 激 励波形 发 生器
PLD设计 与 综合器 层 次设计 管理 器 显示分 析器
VHDL／逻 辑 综合器
通 讯 管 理 器
逻辑模拟 l l 行为模拟器 J J 通讯／用户工具具
RepldSIM I I VI-tDL 将来的摸拟器 l l
l 模 拟 背 景 平 台 l
图 2 CADANCE 的逻 辑设计 平台
CADANCE提供 的结 构 化计 算 机 辅助 验证设 计提 供了方 便灵 活和层 次式 的工 具 ，
逻 辑设 计(SCALD)的设计方法 为用 户产生 、 它远不 止是 系统划分 的工 具 ，其独 具的结 构
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4期 宋颖慧等 ，新一代设计 自动化软件CADANCE ·55·
设计方法使工程师 可以使用方便 的速记标注
式 的方法产 生 出复杂的设计 ，井 把低级 的设
计工作降到最少水平 。
工作 台多窗 口显示使用户可以同时观测
逻辑图 、向量激励和模拟结果 ，从而简化了查
寻设计问题 的复杂性 。图形 向量产生 、逻辑 图
与波形 间的交互 挥针、快速 的增量模拟能力 、
模拟控 制语言 、灵活 的中断和重 新启动 能力
帮助设计者极大 地减少了模拟一 纠错 时间。
采用超 越了当前所谓 最新模拟器 的先进
的模 型 技术 ，RapidSIM 是第 一 个 能 全面 模
拟 物理版 图引起 的时序 延迟 的商用模 拟器 ，
而 这是 模拟 亚 微米 ASIC和高 速 PCB设 计
的关键所在 。采用 CADANCE的方便灵活方
法 ，ASIC厂 商和 领 先 的用 户可 以 利用 自 己
复杂 的延迟模型方程 以保证对 特殊 工艺和 技
术模拟 是 100 准确的 。RapidSIM 的模拟 精
度 是 与它无与 伦 比的性 能结合 在一起 的 ，先
进 的方法 和 优化 的数 据结构使 RapidSIM 对
300，000或更多 门的电路可 以进 行完整精 确
的 和不依 赖于值 (Z4种信号 状 态)的时序 分
析 、逻辑分析和混合模拟 ，而无需特殊的加速
器 ，且无严重 的 内存 消耗和性能 降低 。正是这
些 因素把现在使用的大多数模拟器的能力限
制在 10，000 f1以下 ．
cADANCE的逻辑 工作 台和 RapidSIM
逻辑模拟器 已经在精度 、性能 、能力和 易学 易
用等方面把 当前的仿真技术推到了一个全新
的水平 。其统一的框架体系提供了与具有其
它 模拟 和分 析能 力 的工 具 集成 一体 化 的 能
力 ，井 能 支 持 系 统 的 多 级 模 拟 的 完 整 的
VHDL模拟器 。
CADANCE的数 字 电路 设 计工 具支 持
广泛 的 ASIC设计 工具 包、第三方 的特 性模
型库 、硬件仿 真 模 型和 传 统 的软件 元 件库 。
cADANCE 自 己 拥 有 包 括 TTL、CMOS、
EcL、MEMORY和 PLD在内的 4，500个 以
上的系统级 元器 件库 ，而 且支持逻 辑 自动化
公司 LAI的 特性 库 及 700个 以上 的 REAL
CHIP硬件仿真库 。RapidSIM 还支持混合的
元件模 型 ，使 复杂 的系统 设计 可 以从 高级 的
抽象特性 描述开始 ．
总之 ，与工 艺和 方法 无关 的 cADANcE
逻辑 设计 过程体系是一个加速逻辑 电路设计
过程的综 合的工具 和环境 。
3，2 cONcEPT图形编辑 器
CONCEPT 图形 编 辑 器 是 一 个 易 于 使
用 的原理 图编辑工具 ．用于加快设计输入 。用
户可 以利用 它来 产 生和修改 图形 ，所 用元 器
件可从 已有 的元 件库 中调 出 ，还 可用 它对元
件库进行扩展 。作为 CADANCE的设计工具
家族 的输 入手段 ，可 以用方 块图 的形式来 表
达概念设计 ，然后扩展 为一 系列的原 理图 ，整
个 设计 过程可以通过图形 化描述完成 。
cONcEPT的技术特点包括 ；
1．支持 层次设计 和一般设计方法 ·
2．单 一编辑器用 于产 生符 号和原理图 ；
3，把预置和反标 注信 息结 合在固形 中 ；
4，保持连接关系动态地调 整位 置·
5，紧接插针走线 ·
6，提供可变比倒’放大缩小和移入移出功能；
7，设计 规则 验证 ；
8．集成 化于 VALIDT00Ls中 }
9．提供 无限制的 UNDO 功能{
1O．用 户 友 好 界 面 。
3．3 VALIDPAcKAGER 逻 辑到 物理数 据
库 转换器
vALIDPAcKAGER 是 一 个 易 于 使 用
的物理设计和分 析工具 。利用它 ，用户可 将用
cONcEPT 图形 编辑 器产 生 的 逻 辑 设计 转
换到适 于物 理设计 的组装设 计 中 ，它 起到逻
辑原理 图到 印制线 路板 设 计的桥 梁作用 ，同
时可使用户更进一步检测逻辑图是否满 足设
计 规 则 。
VALIDPAcKGER的技术特 点包括 ：
(1)指 令参考标 志和插针 编号 ；
(2)设 计 规 则 验 证 ，
(3)为逻辑图 的反标注准 备数 据 }
(4)简化工程修改规范 ；
(5)产生交叉参考表和网线表 }
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· 56· 微 处 理 机 1995皇
(6)支 持各 部件 的参 数化。
3．4 RapidSIM 交互逻辑模拟器
RapidSIM 逻 辑模拟 器 是一个 先进 的逻
辑 功能 和 时序分 析工 具 ，用于帮 助工程师设
计 出高质量产品 。利 用工 作站或主计算 机 ，它
可 加 速 设 计 验证 ，提 供 强 有 力 的 调 试 工 具 ，并
自动指 出时序错 误 。对 于复杂的插 件板 设计 ，
RapidSIM 可 使 用 cADANCE的 专 利 产 品 ；
REALCHIP硬 件 模 拟 系统 ，REALMODEL
模 拟 系统 和 REDLFAST 模拟 加速 器 对 于
特 殊 应 用 集 成 电 路 (ASIC)的 设 计 ，
RapidSIM 支持广泛的 ASIC的特点 ，如负载
相关 延迟 ，工艺 、电压和 温度 可变延迟 ，以及
ASIC 的 通 用 延 迟 方 程 。对 于 物 理 实 现 前 的
计算 ，RapldSIM 支持 延迟 估 计 ；物 理设计 完
成 之 后 的 精 确 延迟 获 得 是 用 RapidSIM 的 反
标注 线延迟的 能力 保证 的。而 且 RapidSIM
与 CADANCE的 REALcHIP硬 件 模 型 系
统 和 REALMODEL模 拟 系 统 集成 化 在 一
起 ，使得 RapidSIM 可 对包 含 复 杂 的 VLSI
的 电路 进 行 达 一 百 万 个 时 钟 周 期 的模 拟 。
RapidSIM 的 数 据 结构 固化 于 REALFAST
和 REAMODEL中 。由此得 到的模拟机 ，最
快 每秒可 以处理 500，000个 事件 ，并可对规
模达 1，000，000标准模拟基本元件的 电路进
行 模 拟 。
RapidSIM 通过提 供元 件延迟 和线 延迟
的方式进 行时序 分析 ，元 件可选 择最大 、典 型
或最小延迟时 间，还 可根据 环境 温度 、驱动电
压或工艺变化等环境因 素进行放大缩 小 。
因为一些元 件的 内部信号 路径 不 同，其
延迟也 不 同，RapidSIM 基 本 元 件 对不 同 输
入管脚到输 出管脚 路径 规定不 同的 延迟 ，且
对于 基本元件 、线和 输出插针 ，可 以规定不 同
的上 升和 下降沿 延迟 。
RapidsIM 可提 供 电路 负载情 况 自动估
计延迟 ，而且 ，用 户可对 每根线给出延迟 估计
方程。RapidSIM 的延迟估 计器是根 据元件
驱 动温度和 总负载因素来 调整 线延迟的 。
自RapidSIM 的技术特点包括 ：
摊 (1)提供精确的逻辑模拟 }
(2)混合模拟 }
’ (3)提供先进的 时序分析 ；
4)与 vALIDTooLs和 Realproducts
集成 柱一起 }
( ，交互 式 和 批 处 理 ； ‘
(6)可扩展模拟库 。
3．5 V idTIME时序 验证 器
VMidTIME是 一个时序验 证器 ，无 需提
供激励 通过对 所有信号路径进行 时序分析 ，
自动检测数 字 电路 的时序 正确性 ；它 验证 电
路 的每 条路径 ，而 不象 逻辑 模拟器 只检 测
那 些被激励激 活的信号路径。
锁 存器 、寄存器 、RAM 等存贮 器 件存在
时序 约束 ，大多 数 的 VLSI元 件 的输 入插 针
亦 存在约 柬 ，这些约 束包 括数 据 线的最少 建
立 时间和保 持时间 ，时钟线的最小 脉宽 ，二相
时钟的最失边延时。CADANCE元件库中每
个元件都有这些约束。用户可根据自己所有
IC的要握措 加或修改约 束条件 ，以便检 测特
别路径或界面信号 的特殊 时序 特性 。
Valid ME分析 最坏条 件最大 ／最 小时
序行 为并给 出时序错 误 。因为 不需要激励码 ，
它 可 用 于『验 证 部 件 。 对 划 分 后 电 路 用
validT1ME验 证 ，可 以更容易 地定 位和 排除
时序 错误 。 -=
VaJidTI~E的技术 特点包括 ：
(1)检测尉 序特性 ； ．．
(2)与 Va~xlTOOLS完全 集成为一体 I
(3)不依稹于值 的时序模拟 ；
(4)精确的耐 序分析 }
(5)再 收敛痢 出分析 }
(6)用户 岛 义时 钟 ；
(7)支 持“假 信号 ”和 。无假 信号 寄存器
模型 ； ；
(8)提 供信号的历史和情形分析
‘ (9)生成检溅的 时序错 误表和 电路行 为。
r r (下转 第 62页)
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·62· 擞 处 理 机
结 构 使 得 它 的 软 件 在 BIOS上 建 立 一 个 外
壳 ，优先 级 高 于 任 何 病 毒 ，它 与 BIOS组 成 一
个 具 有防病 毒能力 的扩展 BIOS。③ 免 疫性
— — 由于 是针 对病 毒共 有特征 设计 的，从理
论上讲 可以防止未知和未来病 毒侵 害 。
2．3 病毒防治卡工作步骤
(1)采用特殊的硬件结构 ，保证 防病 毒卡
优先 于各 种病 毒之前 ，建立计算 机 防病毒免
疫 系 统 。在计 算 机 自检 期 间 ，防病 毒 卡 在
BIOS上 建立一个 外 壳 ，在 DOS自举 期 间对
130OT 区磁盘分 区表进行 扫描 ，监控 内存大
小的变化 ，并监 控对磁盘的操作 。它将有效的
阻止所 有的 引导 型病 毒进入系统 。
(2)在进行 DOS引导期 间 ，完成 在 D0S
上建立一个 外壳 。确保对所有程序的运行进
行 监 控 。
(3)分 析 程 序驻 留 内存 的 合法 性 ，确 定 并
清 除病 毒 的 非 法驻 留 。
(4)监 控 磁 盘 的 BOOT 区和 硬 盘 分 区表
的 写 、格式 化 操 作 。
(5)监控修 改、删 除、换 名程序 的操作 。
(6)在受控 条件 下 ，试图激活病毒的传染
机 制 ，分析病毒是 否存在 。如 果存 在 ，防病 毒
卡将把 它清 除出内存 。
(7)在病 毒被清 除出 内存 的条件下 ，做到
安 全 运行 带 毒 程 序 。
2．4 新一代网络病毒防治卡 功能
(1)除 了能 防毒 外 ，还 能 象 杀 毒软 件 一 样
具 有 判别 病 毒 指纹 继 而 杀 毒 的功 能 。
(2)任意 时刻 动态在线监 测 由工作 站 进
入服务器 中的文 件是否带毒 ，如果带 毒 、则 给
出带 毒文 件拷入服务器 的时 间、文 件名 、病 毒
名 ，生成病 毒报告供随时查阅 ，并清除带毒文
件 ，永远 不让 其病 毒在网络上 蔓延 。
(3)实时向网络用户报警 ，告知用户何文
件染上何种病毒 。
(4)可定时扫 描服务器 。
(5)工作站不 装任何驱动程序和硬件 。
(6)全 网仅 在 服 务 器 上 插 一 块 防病 毒 卡 ，
真正的 NLM 模块操作 。
(7)便于扩充和 用户升 级 ，任何新病 毒可
随 时 入 库 。
参 考文 献
1 杨 大 全 ．Novell Netware V3．11网 络操 作 系统 ．
沈 阳 t东北 大 学 出艇 社 ，19 94．2OO～ 226
2 ·M organ B Adair．Detecting Viruses in the
Netware Environment． Novell RESEARCH ，
l993．5～ 10
(收 稿 日期 ：1995—04—12)
(上接第 56页)
4 结 论
CADANCE是 一个 功 能 强 大 、齐 全 的 大
型 通 用 电子 CAD 软 件 系统 ，它具 有设计 过
程 结构 化的框 架体 系结 构 ，具 有极强 的集成
功 能 ，井具有开 放性 、标准化等特点 。其中的
逻辑 电路设 计模 块 LWB，能对数 字逻 辑电路
进 行全 面的设 计和 精 确的模拟 ，是一个性 能
极佳 的数字 电路设计工 具 。
由于 CADANCE的技术 特点 和优越 的
性 能 ，它 已广 泛地为 国 内外 的电子产 业界 所
应 用 。在 我国装备的大型 电子 CAD软件 中，
CADANCE 软 件 也 占很 大 比例 ，并 已在 设
计 、生产 中取 得 了 良好 的 实 用 效 果 。
参考 文献
1 CADENCE Inc． Analog W orkbenchTM l
Basics．SanJose}Cadence Design System s Inc．
1991．1～ 37
2 CADENCEZ Inc． Analog W orkbenchTM I User
Guide．SanJose：Cadence De sign Systems In~．
1992．64～ 128
3 CADENCE Inc． Guide to U sing the front一——
End Tools协 Uset Guide． SanJose：Cadence
De sign Systems Inc、 1 991 tl～ 41
(收 稿 日期 ：l995一O4—15)
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