EDA和fpga的区别

简单来说，EDA是“工具”，而FPGA是“材料”。

用一个比喻来理解：

• EDA 就像是建筑师和工程师使用的一整套设计软件和工具（如AutoCAD, Photoshop, 结构仿真软件等）。

• FPGA 就像是一块可塑性极强的万能建材（比如乐高积木），你可以用它来搭建出房子、汽车、机器人等各种东西。

下面我们来详细分解它们的区别。

EDA (电子设计自动化)

1. 定义
EDA指的是Electronic Design Automation，即电子设计自动化。它不是一个具体的软件或硬件，而是一个庞大的软件工具链的统称。这些工具用于设计、仿真、验证和实现集成电路（IC）和印刷电路板（PCB）。

2. 核心功能
EDA工具覆盖了从概念到成品的整个芯片/系统设计流程，主要包括：

• 功能设计：使用硬件描述语言（HDL）如Verilog, VHDL或高级综合（HLS）工具进行代码编写。

• 仿真验证：使用仿真工具（如ModelSim, VCS）来验证设计的功能是否正确。

• 逻辑综合：将HDL代码转换为由基本门电路（与门、或门等）组成的网表。

• 布局布线：将网表中的逻辑单元和连接关系映射到具体的芯片物理结构上。

• 时序分析：验证设计在指定的时钟频率下能否稳定工作。

• 物理验证：检查设计是否符合制造工艺的要求（如DRC, LVS）。

• PCB设计：设计电路板的布局、布线等。

3. 关键点

• 它是软件：是一系列计算机程序的集合。

• 用于设计过程：它的目的是让复杂无比的电子设计变得可能和高效。

• 应用对象广泛：既用于设计ASIC（专用集成电路），也用于设计FPGA。甚至PCB设计也属于EDA范畴。

主流EDA厂商：Cadence, Synopsys, Siemens EDA（原Mentor Graphics）等。

FPGA (现场可编程门阵列)

1. 定义
FPGA指的是Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列。它是一种半导体集成电路，是一种硬件芯片。它的最大特点是在制造完成后，其硬件功能仍然可以由用户通过编程来定义和改变。

2. 核心结构
FPGA内部主要由三大部分组成：

• 可编程逻辑块（CLB）：是基本的逻辑单元，可以实现各种组合逻辑和时序逻辑功能。可以把它想象成乐高积木的基本块。

• 可编程互连资源（Interconnect）：负责连接各个逻辑块，形成复杂的信号通路。可以把它想象成连接乐高积木的凸点。

• 输入输出块（IOB）：负责芯片内部逻辑与外部引脚之间的连接和协议转换。

3. 关键点

• 它是硬件：是一块实实在在的芯片，可以拿在手里。

• 可重复编程：硬件功能可以随时被擦除和重新配置，非常灵活。

• 并行执行：基于硬件电路，所有操作都是天然并行的，速度极快，确定性高。

• 是一种实现载体：我们使用EDA工具来设计我们想要的电路功能，然后将设计好的配置文件（bitstream）烧录到FPGA芯片中，从而使这块FPGA“变成”我们设计的专用电路。

主流FPGA厂商：Xilinx（现属AMD）, Intel (Altera), Lattice, Microchip等。

总结与关系对比表

它们是如何协同工作的？

一个典型的设计流程可以清晰地展示两者的关系：

1. 设计输入：工程师使用EDA工具（如Vivado, Quartus）编写Verilog/VHDL代码，描述一个电路功能（例如一个视频处理器）。

2. 功能仿真：使用EDA仿真工具对代码进行模拟，看逻辑是否正确。

3. 综合与实现：使用EDA工具将代码转换成逻辑门，并为特定的FPGA芯片型号进行布局布线，生成一个配置文件（.bit文件）。

4. 下载配置：通过下载器，将这个由EDA工具生成的配置文件烧录到FPGA硬件中。

5. 运行：此时，这块FPGA就不再是一块通用的芯片了，它的内部逻辑连接已经被改变，“变身” 成为了一个专用的视频处理器。

结论

所以，EDA和FPGA不是二选一的关系，而是相辅相成、缺一不可的伙伴。没有EDA工具，复杂的FPGA设计就无法完成；而没有FPGA（或ASIC）作为载体，EDA工具设计出的电路也就无法在硬件上运行。