集成电路设计的CAD系统，全称为计算机辅助设计（Computer-Aided Design）系统，是电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）领域中的核心工具。这些系统主要用于集成电路（Integrated Circuit, IC）的设计、验证和实现，大大提升了设计效率和准确性。CAD系统的发展经历了三代变革，从早期的版图编辑和检查，到原理图输入和逻辑模拟，再到如今的RTL级输入，包括行为仿真、行为综合、逻辑综合等高级功能。
流行CAD系统如Cadence、Mentor Graphics、Viewlogic、Compass和Panda等，提供了全面的设计流程支持。理想的ICCAD系统应能实现完全自动化设计，从高层次的概念设计到物理层面的版图设计都能一气呵成。实际上，CAD系统在设计信息输入、设计实现和设计验证等关键环节中发挥着重要作用。
设计信息输入阶段，CAD系统提供了语言输入编辑工具，如VHDL，以及高层次描述的图形输入工具，如功能图输入、逻辑图或电路图输入编辑、版图输入编辑。VHDL是一种硬件描述语言，用于在高层设计阶段描述硬件，具备抽象行为描述、结构化语言、多层次混合描述等特点，同时支持模拟和综合。VHDL模拟器由多家大型EDA公司如Cadence、Mentor Graphics、Viewlogic、Synopsys等提供。
综合是CAD系统中的重要环节，它将高层次的描述转化为较低层次的逻辑电路，以满足特定性能和功能需求。逻辑模拟则通过模拟器分析设计是否符合预期的功能和性能，而电路模拟则进一步确认电路在实际工作条件下的行为。时序分析确保电路在规定的时间内正确工作，版图设计的CAD工具则用于生成物理版图，最后通过设计规则检查确保版图的合规性。
计算机辅助测试技术在设计完成后用于验证产品的功能和性能，而器件模拟和工艺模拟则帮助设计师理解和预测芯片在实际制造过程中的行为和性能。
在VHDL语言中，设计实体通过实体说明和结构体来定义，实体说明描述了实体的接口，而结构体则包含了实体的内部行为和结构描述。例如，上述代码中的`count`实体通过进程`count_up`实现了计数功能，行为描述和数据流描述相结合，明确了输入输出关系以及内部计数逻辑。
集成电路设计的CAD系统是一个复杂而全面的工具集，涵盖了从系统功能设计到物理实现的全过程，通过高效的语言描述、模拟验证和自动化工具，使得集成电路设计更加高效、精确。随着技术的进步，CAD系统将继续发展，为电子设计带来更多的创新和可能性。
