GNU Electric – ซอฟต์แวร์ออกแบบชิป VLSI แบบโอเพนซอร์สและฟรีที่ยอดเยี่ยม

กนูอิเล็คทริค ไม่ได้เป็นเพียงซอฟต์แวร์ฟรีอีกตัวหนึ่ง แต่เป็นชุดเครื่องมือที่ทรงพลังที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถออกแบบแผนผัง วาดแผนภาพวงจร และท้ายที่สุดแล้วสร้างการออกแบบชิปที่ระดับทรานซิสเตอร์เช่นเดียวกับที่บริษัทออกแบบระบบทำ VLSI

ด้วยการมุ่งเน้นไปที่ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพ GNU Electric จึงกลายเป็น ทางเลือกที่ดีสำหรับมืออาชีพและผู้ที่ชื่นชอบ. นอกจากนี้ คุณจะพบเอกสารที่ดีที่จะช่วยคุณในการใช้งานและยังมีชุดไลบรารีที่ดีสำหรับการผลิตชิปในโหนดต่างๆ วงจรทดสอบ ฯลฯ

ไฟฟ้าคืออะไร?

ไฟฟ้าคือระบบการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยสำหรับวงจรไฟฟ้า โดยเน้นที่การออกแบบวงจรรวมเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ยังสามารถจัดการสคีมาและภาษาคำอธิบายฮาร์ดแวร์ได้อีกด้วย HDL (ภาษาคำอธิบายฮาร์ดแวร์) สำหรับการออกแบบชิป VLSI (Very Large-Scale Integration). มีความหลากหลายและประกอบด้วยเทคโนโลยีที่หลากหลาย รวมถึง MOS (nMOS และ CMOS หลายรูปแบบ) การออกแบบแบบไบโพลาร์และไฮบริด นอกจากเทคโนโลยีการออกแบบ IC เหล่านี้แล้ว คุณยังสามารถทำงานร่วมกับรูปแบบกราฟิกอื่นๆ ได้อีกมากมาย เช่น แผนผัง งานศิลปะ สถาปัตยกรรม FPGA และอื่นๆ อีกมากมาย มีตัวแก้ไขเทคโนโลยีในตัวที่ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนและสร้างสภาพแวดล้อมการออกแบบใหม่ได้

การไฟฟ้ารวมก เครื่องมือที่หลากหลายสำหรับการวิเคราะห์และสังเคราะห์วงจร. ระบบประกอบด้วยตัวตรวจสอบกฎการออกแบบ เครื่องจำลอง เราเตอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ยังมีโมเดลที่สวยงามสำหรับการผสานรวมเครื่องมือ ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มเครื่องมือใหม่ ในทำนองเดียวกัน มีเครื่องมือเพิ่มเติม เช่น เครื่องจำลอง IRSIM จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งสามารถบูรณาการเข้ากับระบบไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยเป็นส่วนเสริมของ ALS

นอกเหนือจากความสามารถในการจัดการกับเทคโนโลยีและเครื่องมือตามอำเภอใจแล้ว Electric ยังมีอินเทอร์เฟซที่ทรงพลังซึ่งให้ข้อจำกัดด้านการออกแบบและความสะดวกในการพกพาแพลตฟอร์ม ระบบจำกัดช่วยให้ส่วนประกอบที่เชื่อมต่อยังคงเชื่อมต่อได้อย่างสมเหตุสมผล แม้ว่าการออกแบบจะได้รับการแก้ไขก็ตาม ความสะดวกในการพกพาของแพลตฟอร์มหมายความว่า Electric สามารถทำงานบนคอมพิวเตอร์เกือบทุกเครื่อง (โค้ด Java ทำงานได้ทุกที่และคอมไพล์โค้ด C ยูนิกซ์/ลินุกซ์, วินโดวส์ และแมคอินทอช). และคุณจะพบว่ามีหลายภาษา รวมถึงภาษาสเปนด้วย

คุณสมบัติทางไฟฟ้า

ระบบไฟฟ้าเป็นระบบการออกแบบ VLSI ที่มีความยืดหยุ่นสูงและทรงพลัง ซึ่งสามารถรองรับการออกแบบวงจรได้หลายประเภท. ส่วนต่อประสานผู้ใช้ที่ซับซ้อนนั้นทำงานได้กับเวิร์กสเตชันยอดนิยมทั้งหมดและให้บริการภาษาที่สื่อความหมายสำหรับผู้ใช้ขั้นสูง Electric มีเครื่องมือวิเคราะห์และสังเคราะห์มากมาย รวมถึงการตรวจสอบกฎการออกแบบ การจำลอง การเปรียบเทียบเครือข่าย การกำหนดเส้นทาง การบดอัด การรวบรวมซิลิคอน การสร้าง PLA และการชดเชย

ระบบการตรวจสอบ กฎการออกแบบ ระบบไฟฟ้าจะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดขึ้นกับการออกแบบและแสดงข้อความแสดงข้อผิดพลาดเมื่อตรวจพบการละเมิด Electric ยังสามารถอ่านเอาต์พุตของ Assura หรือ Caliber และแสดงผลลัพธ์ได้ เครื่องตรวจสอบกฎไฟฟ้าจะตรวจสอบพื้นที่หลุมและวัสดุพิมพ์ทั้งหมดเพื่อดูหน้าสัมผัสและระยะห่างที่เหมาะสม และดำเนินการตรวจสอบกฎเสาอากาศเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการผลิต

ไฟฟ้ามาพร้อมกับเครื่องจำลอง ระดับการสลับ 12 สถานะในตัวเรียกว่า ALS ระบบไฟฟ้าสามารถสร้างทางเข้าสำหรับเครื่องจำลองยอดนิยมจำนวนหนึ่งได้ ผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องได้รับเครื่องจำลองเหล่านี้ด้วยตนเอง

El เครื่องกำเนิด PLA CMOS จากงาน Electric จากไลบรารีองค์ประกอบ PLA ทำให้สามารถผลิตแม่พิมพ์แบบกำหนดเองได้ เครื่องกำเนิดเฟรมแพดจะวางเซลล์แพดไว้รอบแกนชิปและเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน ตัวสร้าง ROM สร้างการออกแบบจากไฟล์บุคลิกภาพ ROM

El เครื่องอัดไฟฟ้าจะปรับรูปทรงให้มีระยะห่างต่ำสุดบนแกน X และ Y. Logic Effort คือระบบสำหรับการทำเครื่องหมายวงจรเกตดิจิทัลด้วยข้อมูลการกระจายออกซึ่งจะสร้างวงจรที่รวดเร็วอย่างเหมาะสมที่สุด ในทางกลับกัน Electric มีเครื่องมือจัดตำแหน่งทดลองหกรายการซึ่งใช้การทำงานแบบขนานเพื่อเร่งงานให้เร็วขึ้น เราเตอร์เขาวงกตของ Electric เดินสายเคเบิลแต่ละเส้นระหว่างจุดต่างๆ เราเตอร์การต่อเซลล์ทำการเชื่อมต่ออย่างชัดเจนโดยที่เซลล์เชื่อมต่อหรือทับซ้อนกัน เราเตอร์เลียนแบบจะสังเกตกิจกรรมของผู้ใช้และทำกิจกรรมซ้ำในสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันทั่วทั้งวงจร

El ระบบวีเอชดีแอล Electric สามารถสร้าง VHDL จากเลย์เอาต์ และสามารถคอมไพล์ VHDL ไปยัง netlist ในรูปแบบต่างๆ ได้ netlist เหล่านี้สามารถจำลองด้วยโปรแกรมจำลองในตัว แปลงเป็นรูปแบบด้วยคอมไพเลอร์ซิลิคอน หรือบันทึกลงดิสก์เพื่อใช้โดยโปรแกรมจำลองภายนอก

El คอมไพเลอร์ไฟฟ้าซิลิคอนวางและกำหนดเส้นทางเซลล์มาตรฐาน จากรายการเครือข่ายโครงสร้างซึ่งสามารถหาได้จาก VHDL ซึ่งสามารถรับได้จากการเขียนแบบแผนผัง Electric ยังมีเครื่องมือ Network Consistency Checker (LVS) ที่เปรียบเทียบการออกแบบกับแผนผังที่เทียบเท่ากัน คุณสามารถเปรียบเทียบการออกแบบสองเวอร์ชันที่แตกต่างกันหรือแผนผังสองเวอร์ชันที่แตกต่างกันได้ นอกจากนี้ยังมีเวอร์ชันทดลองของ NCC เรียกว่า Port Exchange Experiment

และถ้าคุณต้องการคุณก็จะมีก ระบบการจัดการโครงการในตัว (แม้กระทั่งระบบที่ใช้ CVS ในตัวตัวที่สองหากคุณต้องการ) ที่ให้ผู้ใช้สามารถแชร์ไลบรารีของวงจรได้ ผู้ใช้สามารถแยกเซลล์เพื่อแก้ไขและส่งคืนได้เมื่อเสร็จสิ้น ผู้ใช้รายอื่นจะถูกป้องกันไม่ให้เปลี่ยนเซลล์ที่ถูกลบออกและสามารถอัปเดตวงจรได้เมื่อมีการบันทึกการเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ ผู้ใช้จะถูกป้องกันไม่ให้ทำการเปลี่ยนแปลงกับเซลล์ที่เช็คเอาท์ซึ่งจะส่งผลต่อเซลล์อื่นที่ไม่ได้ถูกเช็คเอาท์ นอกจากนี้ ยังมีการออกคำเตือนเมื่อผู้ใช้หลายรายแยกเซลล์ที่เกี่ยวข้องกันตามลำดับชั้น ซึ่งอาจทำให้เกิดการรบกวนในการแก้ไขได้

เป็น เทคโนโลยีที่รองรับ, เรามี:

นาโนมอส	ทรานซิสเตอร์ nMOS แบบดั้งเดิม
CMOS	มีให้เลือกหลายเวอร์ชัน เช่น กฎทั่วไป, Cal Tech Round หรือกฎ MOSIS
มีสองขั้ว	ตรรกะทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ทั่วไป
BiCMOS	ไบโพลาร์+CMOS สำหรับวงจรไฮบริด
TFT	วงจรฟิล์มบาง
ฟิลเตอร์ดิจิตอล	ทั่วไป
PCB	สามารถรองรับแผงวงจรพิมพ์ได้ถึง 8 ชั้น
แผนงาน	สร้างแผนผังวงจรด้วยส่วนประกอบแอนะล็อกและดิจิทัล
FPGA	การออกแบบสำหรับ FPGA แบบกำหนดเอง
งานศิลปะ	ธาตุสำหรับการออกแบบกราฟฟิก

และในส่วนของอินเทอร์เฟซภายนอก ความจริงก็คือ Electric นั้นสูงมาก ไฟล์เข้ากันได้ จาก EDA อื่นๆ มากมาย เช่น:

จัดรูปแบบ	ทางเข้าออก	ลักษณะ
CIF	คือ	รูปแบบกลางของคาลเทค
จีดีเอส II	คือ	รูปแบบการแลกเปลี่ยน Calma GDS
อีดิฟ	คือ	รูปแบบการแลกเปลี่ยนการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์
ฟ้อง	E	สภาพแวดล้อมผู้ใช้แผนผัง
DXF	คือ	รูปแบบเครื่องกลพื้นเมืองของ AutoCAD
วีเอชดีแอล	คือ	HDL
Verilog	S	HDL
CDL	S	ภาษาคำอธิบายจังหวะ
EAGLE	S	การจับภาพแผนผัง
พันธมิตรฯ	S	การจับภาพแผนผัง
อีแคด	S	การจับภาพแผนผัง
แอพลิเคชั่น	E	Applicon/860 (รูปแบบ CAD เก่า)
ชั้นวางหนังสือ	E	ชั้นวางหนังสือ (รูปแบบการแลกเปลี่ยนตำแหน่ง)
Gerber	คือ	Gerber Scientific (รูปแบบพล็อตเตอร์)
HPGL	S	ภาษาการวางแผน
PostScript	S	ภาษาการวางแผน
SVG	S	กราฟิกแบบเวกเตอร์ที่ปรับขนาดได้ (รูปภาพที่ปรับขนาดได้สำหรับเบราว์เซอร์)

แต่นี่ไม่ใช่ทั้งหมด คุณก็สามารถทำได้เช่นกัน มีปลั๊กอินเช่นไลบรารีเหล่านี้:

• Boise State: ห้องสมุดเพื่อใช้เซลล์มาตรฐานที่สร้างขึ้นโดยมหาวิทยาลัยที่ได้รับการตั้งชื่อตาม และตามกฎของ MOSIS Submicron ที่มีการเชื่อมต่อแบบโลหะ 3 ชั้น และความสามารถในการผลิตชิปในโรงหล่อ ON Semiconductor ในกระบวนการ C5
• ฮาร์วีย์ มัดด์: เซลล์และชิปมาตรฐานจาก Harvey Mudd College พร้อมการออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์ MIPS 32 บิตและเซลล์ที่เกี่ยวข้อง
• โมซิส ซีมอส- คุณมีทั้งคลังสำหรับเทคโนโลยีการผลิต 350 นาโนเมตรและ 180 นาโนเมตรสำหรับแผ่นอิเล็กโทรดและเซลล์มาตรฐานตามลำดับ ห้องสมุดเหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดย Sun Microsystems Laboratories และ City Engineering College of Bangladesh ซึ่งได้รับคำแนะนำจาก Kanada Technologies
• ชิปทดสอบ Sun Microsystems: นี่คือการออกแบบของ Sun ซึ่งมีทรานซิสเตอร์ประมาณ 1 ล้านตัวที่ใช้เป็นแบบจำลองในการวัดความจุเชิงโครงสร้างของชิป
• ห้องสมุดเซลล์: ห้องสมุดอีกแห่งของเซลล์ที่ออกแบบโดย Hochschule Kempten และใช้ใน Silicon Compiler ของ Electric

น่าประทับใจเพียง…

GNU Electric: ประวัติศาสตร์

GNU Electric ซอฟต์แวร์ออกแบบ VLSI มีประวัติยาวนานจนถึงสิ่งที่เรารู้จักในปัจจุบัน สร้างโดย Steven M. Rubin ในช่วงต้นทศวรรษ 80 และไม่นานก็เผยแพร่ไปยังมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยทั่วโลก ในช่วงกลางทศวรรษ 80 Applicon ทำการตลาดระบบไฟฟ้าภายใต้ชื่อ "Bravo3VLSI" การออกแบบไฟฟ้ารุ่นแรกๆ เขียนด้วยภาษาโปรแกรม C และยังคงสามารถดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์อย่างเป็นทางการ แม้ว่าในภายหลังจะถูกพอร์ตไปยัง Java จากเวอร์ชัน 8.0 แม้ว่า 7.0 จะได้รับการดูแลตาม C หากคุณต้องการก็ตาม

ในปี 1988 Electric Editor Incorporated ได้ถูกก่อตั้งขึ้น ซึ่งจำหน่ายระบบดังกล่าวในเชิงพาณิชย์ ในปี พ.ศ. 1998 บริษัทได้เปิดตัวระบบไฟฟ้าผ่านทาง มูลนิธิซอฟต์แวร์เสรี (GNU). ในปี 1999 การพัฒนาระบบไฟฟ้าได้ย้ายไปที่ Sun Microsystems

ในปี 2000 Steven Rubin ได้สร้าง ซอฟต์แวร์ฟรีแบบคงที่ บริษัทที่จัดการการจำหน่ายไฟฟ้าฟรี. ในปี พ.ศ. 2003 Electric เวอร์ชัน "C" ถูกยกเลิก และเริ่มการแปลเป็นภาษา Java ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ในปี พ.ศ. 2005 แม้ว่ารหัส C จะยังใช้งานได้ แต่ก็ไม่ได้รับการพัฒนาหรือรองรับอีกต่อไป

ในปี พ.ศ. 2004 ซอฟต์แวร์เสรีแบบคงที่ได้กลายมาเป็นแผนกหนึ่งของ RuLabinsky Enterprises, Incorporatedซึ่งเป็นบริษัทที่ยังคงทุ่มเทให้กับซอฟต์แวร์เสรีโดยเฉพาะ ในปี 2010 Oracle ได้เข้าซื้อกิจการ Sun Microsystems และยังคงสนับสนุนการพัฒนา Electric ต่อไปจนถึงสิ้นปี 2016 ดังนั้นจึงใช้ Java

ในปี 2017 การพัฒนาระบบไฟฟ้าหยุดลงแต่ การสนับสนุนและการแก้ไขข้อบกพร่องยังคงดำเนินต่อไป. รหัสนี้สามารถใช้ได้จาก Free Software Foundation ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของแพ็คเกจโครงการ GNU ตามปกติ

นอกจากนี้ในปัจจุบัน ใช้โดยมือสมัครเล่นส่วนตัวจำนวนมาก และแม้แต่มืออาชีพ. มหาวิทยาลัยหลายแห่งทั่วโลกใช้ Electric ในการออกแบบชิป เช่นเดียวกับบริษัทที่มีชื่อเสียงบางแห่ง เช่น Apple Computer, Intel, Harris Corporation, NEC Electronics, Rambus, Sun Microsystems (ปัจจุบันคือ Oracle) และอีกมากมาย ในความเป็นจริง ในบรรดาบริษัทต่างๆ ที่ใช้สิ่งนี้คือ Transmeta Corporation ที่มีชื่อเสียง ซึ่งเป็นบริษัทที่พัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์ VLIW เช่น Crusoe และ Efficeon และที่ที่ Linus Torvalds ทำงานเองเมื่อเขาเพิ่งมาจากฟินแลนด์ไปยัง Silicon Valley เพื่อสร้าง Code Morphing ซึ่งเป็นโค้ด มันทำงานอยู่เบื้องหลังเพื่อแปลคำสั่ง x86 ของซอฟต์แวร์เป็น VLIW เพื่อให้ชิปเหล่านี้เข้ากันได้กับซอฟต์แวร์ในชีวิตประจำวัน

วิธีรับไฟฟ้าฟรี

ถ้าคุณชอบมันคุณก็ทำได้ ดาวน์โหลดได้ฟรี จากที่นี่:

• GNU Electric เวอร์ชัน C, Java และซอร์สโค้ดสำหรับแพลตฟอร์มต่างๆ (Linux, MacOS, Windows)
• ห้องสมุดเพิ่มเติม.
• เอกสาร.
• เครื่องจำลอง IRSIM.