认识Robei及Robei优势

第一章：认识工具，掌握基础

通过今天的学习，读者可以了解集成电路设计工具的历史背景情况，同时熟悉国内外的产业差距。今天的学习将为后面的操作打下基础，读者需要尽可能的熟悉软件和Verilog语法，了解Robei软件的结构和操作方式，并知道如何注册和寻找Robei资源。今天学习完成后，熟悉Verilog语言的读者可以加深记忆，刚刚开始学习FPGA设计的读者也可以轻松地掌握Verilog语言的结构和语法。

1.1 为什么要选择Robei

1.1.1. 背景介绍

提供EDA设计工具的厂家有Cadence，Synopsys，Mentor Graphics，Xilinx，Altera等公司，这些公司都是欧美的公司，中国的EDA设计工具却少的可怜。中国90%的芯片来自进口，已经引起了政府的重视和对集成电路产业的大力扶持，但是中国99%的芯片设计工具来自进口和盗版，目前政府对于集成电路设计工具支持却是凤毛麟角。集成电路产业的发展依托于集成电路设计工具的发展，设计工具是和集成电路产业的发展同步的，就像两条腿走路，缺了哪条腿都是畸形的发展。“工欲善其事，必先利其器”，在中国大力发展集成电路的大环境和氛围下，唯独缺失的是对集成电路工具的发展。当一个国家的某个产业的快速膨胀和繁荣是依赖于其他国家的利器的时候，就等于把这个产业的咽喉拱手让别的国家给掐住。这个产业的利润将会慢慢通过知识产权的诉讼形式流失进入到其他工具所有国。这种畸形的发展会导致欧美等国家顺利完成产业淘汰和升级，中国变成了集成电路产业链的最低端，只能依赖于微薄的利润生存，并准备着时不时的被掌握设计工具的国家过来“剪羊毛”。在EDA设计工具上，中国有没有可能和欧美进行抗衡和抵制？
欧美国家的EDA设计工具也联合本国的IP供应商，打造了一个知识产权产业链，对于一些常用的IP进行知识产权封锁，要求国内的的生产和设计厂商进行购买，否则就无法完成整体设计。而且国外掌握着对软件和IP更新升级的主动权，即使购买了IP，在一定时间之后，随着版本的升级，IP在不同的版本中不兼容，而且IP升级需要继续付费，同时新IP的使用方法不同，这就要求国内的产业链随着软件和IP的升级不断的更改设计，甚至重新设计，导致大量的人力、物力和财力的浪费，同时又不得不出钱购买，因为产业的依附性已经形成。我们如何能打破这个局面？
国内的高校在培养集成电路设计人才的时候，也是不求甚解，很多课时在讲IP的使用，而不是如何设计IP。如此以来，我们通过填鸭式教育培养了一批不会思考的集成电路设计工程师，这批不会思考的工程师在公司只会拿来主义， IP的封闭导致了中国集成电路产业的惰性，建立在这种惰性之上的创新都是空谈。但是随着集成电路大基金的投入，集成电路制造厂的规模扩建，新生产线的上线和产能的增加，如何快速培养更多的集成电路人才来设计和流片，用来喂饱这些新增的产能和高端工艺线？
仔细分析一下集成电路设计的历史，从最早的逻辑门搭建到原理图设计（软件化的集成电路芯片模组），再到编写Verilog或者VHDL的代码（充分灵活的设计方式），每一步都是为了让设计更方便，更简单，更抽象。未来的EDA工具会怎么样？
现在的EDA工具设计相当灵活，全部由代码实现功能并仿真。在设计中牵扯到大量的模块重用，进行例化，这个过程需要使用者清楚要进行例化的每个引脚和位宽，用户就需要在声明和设计中来回切换，不时查证引脚信号的定义，浪费了大量的时间。如何才能更方便更快速的进行例化？
在大型的设计中，需要反复的对一些细节或者模块进行修改，一旦用的多得模块被修改，用户中其他的设计就要更新，将所有用到被修改了的模块的地方进行更新牵扯到大量的时间，甚至是重新设计。如果能有一键更新，分层调整，将可以大大节约工作量。如何在软件中进行快速的自上而下和自下而上的协同设计并能实现一键更新？
集成电路的学习是一个痛苦而抽象的过程，它不像C语言软件一样，可以快速编译，所见即所得。EDA设计中语句是并行执行的，C语言中是串行执行的，如何能减小软件和硬件设计的鸿沟，让有C语言基础的人快速转变成硬件设计工程师？大多数EDA软件都是庞然巨物，要想入门EDA，首先必须把庞然巨物下载完成然后安装并熟悉使用，一旦运行巨物，就要吞噬电脑的大量内存和计算性能，有没有办法用最小的工具完成初学者的学习任务，而让电脑运行流畅不妨碍我打游戏呢？
因为缺乏竞争对手，国外的EDA公司在国内的售价高的离谱，几十万上百万一套软件已经是司空见惯。上规模的集成电路公司为了避免被起诉不得不花费天价来购买软件，而这些费用都是几年或者十几年从微薄的利润中积累出来的。小微集成电路企业无力支付天价的软件费用，只能采用盗版，这也为以后成长为大公司埋下了法律隐患。如何让中国的EDA设计工程师用得起正版EDA软件？如何让他们不再因为使用盗版而天天提心吊胆？

若贝公司推出的Robei可视化芯片设计工具是在各种现有的EDA工具的最上层加了一层，进行可视化的所见即所得的设计，同时向下跨越到设计仿真和波形查看，基本涵盖了设计前端的所有功能，实现RTL级别的设计仿真，减少了中国大部分工程师和学生对于国外EDA设计工具的依赖和减少国外EDA设计工具的进口使用量。以前，国外的EDA设计工具需要人手一个，这样的成本不是个人和中小公司能够负担的起的，现在，由于Robei的出现，我们只需要购买少量的后端设计工具，大大减小了开支。同时Robei支持的结构化和可视化设计，方便了模块重用，节省了设计公司和工程师的时间，提升了设计效率和提升了设计质量。目前的集成电路工具更多是面向设计工艺的，极少从设计者和学习者的使用方便触发，而且软件动辄上G或者几十G，对电脑性能要求也极高。Robei软件是一个以轻量决胜的软件，只有不到10M，可以减少学生学习的时间，提升学习的兴趣和效率，可以为集成电路行业培养更多的人才。
Robei打造了一个完全透明的IP平台，在这个平台上，我们将容纳更多会思考、会设计的工程师来打造更多更好的设计，所有的设计完全透明，用户在使用的时候可以随意更改和裁剪，也可以学习IP设计的相关思路。这个平台打造的是学习与贡献一体，鼓励贡献优质IP，定期公布设计项目，让更多有思想的工程师参与项目，打造IP共享社区，奖励优秀设计者。本来我们集成电路设计就落后很多，如果再采用知识自我封闭的理念，将会导致更加落后。Robei崇尚的是一种学完就分享的模式，让更多的设计者受益，让更大的设计变得方便可控。这个平台是对知识产权垄断的抗争，是兴起集成电路设计产业的的中坚力量。

1.1.2. EDA的发展史

最早的集成电路设计是依赖于逻辑门的，用74LS系列的芯片进行连接，实现一些基本的功能。随着技术的发展和演进，出现了PCB的设计，也就是板级的设计，可以让这些基本的逻辑单元器件布局到一个PCB板上实现。PCB的设计演进也单独的发展成了一个分支，一直延续使用到现在。在集成电路历史上，第一个可编程逻辑器件诞生于1985年，由硅谷的Xilinx公司推出。既然是可编程逻辑器件，自然少不了可以用于编程的EDA工具。
最早的EDA设计工具是原理图设计方式，原理图主要基于市场上常见的元器件进行组合连线设计。这种设计基本上是将逻辑门设计中的基础电路模块软件虚拟化之后提供在设计库中，用户可以用来软搭建出自己需要的系统，再写入到FPGA中。原理图的优点是设计非常直观，但是灵活性不够。如果在原理图中新增加一个不存在的设备器件，往往需要写代码、打包、更新到器件库、从器件库查找并使用等过程，一旦元器件设计有误，就会需要重新回到代码修改并重新打包。已经在设计中存在的器件需要重新更替。流程繁复浪费了设计师大量的时间，尤其是源代码不慎丢失，将会直接导致模块无法修改，设计师需要重新来过。
后来由于原理图设计中每个模块要对应于实际的芯片，设计灵活性差，导致了后来以VHDL和Verilog为主流的代码编程设计，所有的模块实现均采用代码编写实现。代码设计是目前非常流行的设计方式，无论是元器件接口定义，模块例化还是功能实现，全部用Verilog或者VHDL等语言设计实现。代码设计的优点是灵活，想写什么器件就写什么器件，缺陷是不够直观。工程师需要读完大段代码才能了解其功能和结构信息，同时在撰写例化的时候，需要依据代码进行编写例化，要反复对照和查看接口名称和数据宽度等信息，防止出错。例化的代码也是手写为主。
界面设计方式和代码设计方式各成一体，相互之间交叉很少。模块化设计体现不够完美，很多模块不公开。基于界面的设计在生成代码的过程中，掺杂了很多冗余信号，在出错后返回查看代码，增加了很多冗余信号的障碍。
21世纪之后，伴随着FPGA的越来越大，工艺越来越先进，逻辑资源使用量已经不是设计的瓶颈，这个时候出现了方便设计和使用的框图设计模式。最灵活的框图设计模式当属Robei，它采用了框图设计结构，代码设计算法的方式，让软件自动生成结构层代码并与用户输入的代码组合成完整的代码。这种设计方式既拥有原理图设计的直观，又拥有代码设计的灵活性。

自Xilinx公司1984年诞生到现在，其软件经历了14代以上的更新迭代。我们可以分析一下该公司的ISE设计工具的大小变化，来分析EDA软件的膨胀过程。Xilinx的ISE从最早的几十兆到现在的8个G，发展速度十分快，但是软件庞大毕竟不是好事，软件越大，问题越多，为了修复和维护这么庞大的软件，所需要的人力成本就越高，所以Xilinx公司有几千人做软件，远远超过做硬件设计的人数。在集成电路行业，软件的庞大是司空见惯，这是因为所有厂商都以芯片的结构为核心来设计软件，却忽略了用户的感受。从用户角度来说，软件的庞大就代表着下载耗费大量的时间，学习需要比较长的周期，运用的步骤复杂，每一步都要按部就班，稍有差错就要焦头烂额。Robei是一款面向用户的芯片设计工具，从诞生之日起，Robei开放软件让超过35万人试用，得到用户的体验和感受的问题，并在之后的版本中进行不断修改演进。这些意见来自美国、加拿大、中国、欧洲、韩国、日本等国家，能够让Robei快速匹配来自不同地域的用户体验感受。时至今日，Robei也在鼓励用户反馈问题，在意见采纳后，为每个用户提供奖励。

1.1.3. Robei的优势

Robei是一款可视化的跨平台EDA设计工具，提供了超级简化的设计流程，最新可视化的分层设计理念，透明的模型库以及非常友好的用户界面。Robei软件将芯片设计高度抽象化，并精简到三个基本元素，掌握这三个基本元素，就能很快地掌握Robei的使用技巧。该软件将先进的图形化与代码设计相融合，让框图与代码设计优势互补，弱势相互抵消。

Robei软件是在Verilog代码设计的基础上进一步抽象，让框图设计与代码设计实现完美融合。传统的原理图设计虽然看起来非常直观，但是灵活性差，用户要利用现成的模块来拼凑设计。而代码设计虽然相当灵活，但是密密麻麻的代码很不直观。Robei软件通过一种结构层面上图形化设计，算法层面上代码输入的方式使设计更加直观灵活。

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