В ECAD получили широкое применение задачи синтеза логических и функциональных схем на вентильном уровне и уровне регистровых передач, синтеза тестов и конструкторского проектирования (задачи компоновки, размещения, трассировки соединений) как для СБИС, так и для печатных плат.
На рис.1 перечислены основные процедуры синтеза функциональных и логических схем цифровой аппаратуры в последовательности, характерной для маршрутов проектирования.
Рис. 1.  Процедуры синтеза функциональных и логических схем цифровой РЭА
Исходной информацией для синтеза является концепция проектируемого устройства и алгоритм его функционирования. Разработка алгоритма относится к процедурам поведенческого (алгоритмического) проектирования и предшествует функционально-логическому проектированию.
После анализа корректности входного описания, представленного на одном из языков HDL, выполняются собственно процедуры синтеза.
Блочный синтез — первая процедура синтеза, заключающаяся в декомпозиции алгоритмического описания на ряд фрагментов. Предполагается, что каждому фрагменту алгоритмического описания можно поставить в соответствие некоторый аппаратурный блок, поэтому блочный синтез фактически представляет собой разделение проектируемого устройства на составляющие его блоки.
Различают блоки трех типов. Операционные блоки — последовательностные, осуществляющие переработку информации. Управляющие блоки предназначены для выработки сигналов, управляющих функционированием операционных блоков. Функциональные блоки — комбинационные автоматы. Переменные, фигурирующие в исходном алгоритме, делятся на информационные и управляющие. Информационные переменные отображают перерабатываемую информацию, им соответствуют сигналы на выходах операционных и функциональных блоков. Управляющие переменные фигурируют только в условиях условных операторов алгоритмов, им соответствуют сигналы на выходах управляющих блоков.
Далее уравнениям и операторам описания на HDL ставятся в соответствие компоненты имеющихся библиотек IP-блоков (IP — Intellectual Property) и функциональных ячеек, а в случае использования полузаказных СБИС — ячейки ПЛИС, т.е. решается задача покрытия компонентов математического описания библиотечными моделями аппаратных компонентов. Для выполнения покрытия, как правило, исходные уравнения трансформируются с целью приведения их к форме, соответствующей функциям библиотечных компонентов. Решение задачи покрытия не является однозначным, поэтому нужно стремиться к получению оптимального решения по тому или иному критерию оптимальности.
В случае операционных блоков переход к структурному описанию — процедура перевода алгоритмического описания в структурное — довольно проста. При ее выполнении информационным переменным ставятся в соответствие выходы регистра или комбинационной схемы, операторам алгоритма — микрооперации. Однако предварительное преобразование алгоритмического описания с целью получения оптимальной структуры не алгоритмизировано и выполняется человеком.
Поразрядное разбиение — разделение многоразрядной структуры на одноразрядные ячейки. Поскольку одноразрядные ячейки структурно одинаковы или близки друг к другу, в дальнейшем можно ограничиться синтезом небольшого числа схем малой размерности.
Формулировка функций выходов и возбуждения элементов памяти (ФВВ) — выбор типа триггеров и запись логических уравнений, выражающих выходные переменные ячеек (функции выходов) и переменные на входах триггеров (функции возбуждения) через входные и внутренние переменные. Эти уравнения — исходная информация для последующего синтеза комбинационных схем ячеек.
В одной из классических методик структурного синтеза управляющих блоков предусмотрено выполнение следующих процедур:
1. Формирование функций переходов и выходов в табличной или списковой форме. Таблица переходов — матрица, строки которой соответствуют состояниям автомата , столбцы — значениям вектора входных сигналов , а элементами матрицы являются обозначения состояний автомата, в которые автомат переходит из состояния под воздействием вектора . В матрице выходов, имеющей ту же структуру, вместо элементов записываются значения вектора выходных сигналов.
2. Минимизация числа внутренних состояний, заключающаяся в обнаружении и устранении повторений одних и тех же состояний.
3. Кодирование внутренних состояний — замена символических обозначений состояний двоичными кодами. Результат кодирования влияет на сложность синтезируемой схемы. Часть микропрограммы, в которой адрес каждой очередной выполняемой микрокоманды на единицу больше адреса предыдущей, называется линейной ветвью. Микрокоманды некоторой ветви, к которым осуществляются переходы из других линейных ветвей, называются входными. Чем больше единиц в кодах адресов входных микрокоманд, тем больше логических элементов потребуется для построения комбинационных схем, преобразующих условия перехода в адреса входных микрокоманд., поскольку переход в новое состояние сопровождается передачей кода состояния в некоторый счетчик. Чем в большем числе разрядов будут единицы, тем больше должно быть схем передачи единиц. Кодирование состояний по критерию минимума сложности комбинационных схем характерно для синхронных автоматов. Для асинхронных автоматов типично кодирование по критерию устойчивости, т. е. кодирование, устраняющее опасные состязания сигналов.
4. Реализация памяти — выбор типа памяти управляющего блока, объем памяти определяется при кодировании состояний.
5. Формулировка функций выходов и возбуждения элементов памяти. Эти функции представляются в форме таблиц истинности, их реализация осуществляется в процессе синтеза комбинационных логических схем.
Синтез комбинационных схем, в свою очередь, состоит из ряда процедур. Предложено множество алгоритмов синтеза комбинационных схем, однако для большинства из них характерны серьезные ограничения, касающиеся класса синтезируемых схем, элементного базиса, размерности схем и т. п.
Процедуры, в которых в качестве модели используется абстрактный конечный автомат (КА), относятся к абстрактному синтезу (на рис. 1 это построение матрицы переходов и выходов и минимизация числа состояний). Процедуры, в которых используется модель структурного КА, составляют структурный синтез .