Введение к работе
Актуальность проблемы. Обі і продажи САЙТ/САПР (систем автоматизацг' инженерного труда и систем автоматизации троектирования ) продолжает постоянно увеличиваться. В настоящее' время базовые инструментальные машины САПР делятсі. иа две обширные категории - персональные компьютеры (ПК) и рабочие станции. Причем, достаточно большую долю в этом занимают средства автоматизации проектирования на основе персональных компьютеров фирмы IBM, а также совместимых с ними.
В настоящее время у кас в стране бурно развивается про-їізводство ПК, в том числе и компьютеров, совместимых о персональными компьютерами фирмы IBM <ЕС1841, EC1S42, -Нейрон" и др.). Несмотря на то, что наша страна пока значительно уступает США по количеству ПК, выпущенных к настоящему моменту, уже имеет смысл говорить о дефиците программного обеспечения для советских ПК по различным областям знания.
Предметом исследования и разработки настоящей работы являются системы функционально - логического проектирования (Ф/2І) на основе Ш IBM PC и совместимых с ними.
Рынок таких средств в США и других западных странах довольно обширен. Гостаточно, в качестве примера, привести такие системы автоматизированного проектирования БИС, как ICD-0NS (фирма Aptos Systems. CIA), PATHFINDER (фирма Bishop Graphics, США), GateMaster (фирма Daisy Systems, США), составной частью которых являгтся и системы ФЛІ. Системы функционально - логического проектирования разрабатываются и в качестве отдельных программных комплексов, но наибольшую эффективность они имеют в составе сквозных САР15, обеспечивающих полный цикл проектирования БИС.
Однако, у нас в стране среди задач ФЛІ развивается, в основном, лишь моделирование и не уделяется достаточного внимания другим важным задачам, таким, как генерация и вери^'лкация тестов. Даже среди последних промышленных
разработок имеется множество систем моделирования: ТИАМ, САМОВАР, VHDl-MODIS, Turbo-SIM. PC-PUIS, но не появляются щ. граммы генерации и верификации те тов.
Быстрое усложнение- функциональных узлов и устройств привело к тому, что моделирование ия"эгральных схем требует непомерно большого времени, особенно при имитации неисправностей. Аналогичные проблемы встают и перед задачей m рации тестов. Это дополняется усложнением требования к моделированию, в частности - необходимости выявления конфлик ЭВ СОСТОЯНИЙ.
Эти причины обусловили разработку новых подходов и средств логического моделирования, генерации и верификации тестов. Данн.'я работа посвящена вопросам организации программного обеспечения при создании систем ФЛП „а персональных ЭВМ. Конкретную практический проверку положения ^абота прошли при разработке системы ГИ. Необходимость разработки системы объясняется стремлением создать программно средство для проектирования на наиболее доступных проектировщику вычислительных комплексах. При создании системы основное внимание уделялось не только сокращению сроков выполнения этапа, но и повышению достоверности получаемых результатов.
Целыо настоящей работы является исследование принципов и разработка для ПК, совместимых с IBM PC, прогрг-шного обеспечения системы функционально - логического проектирования БИС, обеспечивающей автомати?чцию данного этапа проектирования БИС. К задачам работы следует отнести:
-
Создание новых подходив при организации логи эс4сого моделирования, позволяющих повысить достовернэсть результатов имитации с сохранением приемлемся для практики производительности.
-
Модификация известных средств генерации тестов для повышения скорости выполнения этой, наг'олее трудоемкой на этапе ФЛП, задачи.
-
Выработка новых методов оцэьд тестов, позвсиг wx
более производительно выполнять данную задачу.
-
Разработка маршрута і таектирования и структур данных, позвеляющих сократить общее время проведения этапа ЛЛП БИС и выполнять все задачи данного этапа проектирования на основе единого информационного и лингвистического обеспечения и с использованием единой базы данных.
-
Разработка систему функционально - логического проектирования на персональных компьютерах, решающей основные задачи данного этапа (многоуровневое моделирование. генерацию и оценку і .чества тестов) и обладающую свойством мобильности, т.е. возможностью ее быстрой переориентации на другие вычислительные средства.
6. Апробация работы системы при проектировании реальных
устройств.
Практическая ценность. Указанная цель достигнута разработкой системы функционально - логического проектирования PLY. Представленная в данной рабо.а система ФЛП входит в состав САПР HiCAD, разработанной и созданной в ИПВТ РАН, которая обеспечивает полный цикл проектирования БИС. Разработка новой отечественной системы проектирования определялась тем, что существующие системы опирались на мощную вычислитель .ую базу и имели ряд недостатков, связанных- с отсутствием сквозного цикла проектирования. Возникла потребность в системе, опирающейся на компьютеры малой мощности (типа IBM PC) и объединяющей все этапы проектирования на одной машине. Создание такой системы лозволило расширить область ее применения и снизить затраты на проектирование кристаллов. Кроме этого, все этапы проектирования могут выполняться на одном рабочем месте, б"з перемещения данных с одной машины на другую. Сложность. создания такой системы определяется противоречием между трудоемкостью задач проектирования и ограниченностью ресурсов вычислительной машины, для которой велась разраоогка. Представляемая система была разработана и реализована на ЭВМ IBM PC в операционных системах MS-DOS и XENIX, послз чего была адаптирована на ЭВМ mlcroVAX и
КУЛОН-і в операционной системе VAX/VMS и на машине БЕСТА-88 в операционной системе UNIX. Система ФЛП состоит из четырех подсистем, опирающихся на единую базу данных:
1> подсистема ввода логической структуры,
-
подсистема ввода и анализа временных диаграмм,
-
подсистема функционально-логического моделирования,
-
подсистема генерации и верификации тестов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1) Разработаны даухпроходноа событийный алгоритм и
соответствующие структуры данных, позволяющие проводить
многоуровневое моделирование, сократив при атом на 10-15
скорость обработки событий, и повысить- адекватность
результатов моделирования;
2) разработан алгоритм огэнки качества теста
функционального контроля, основанный на методе прослеживания
чувствительного пути транспортировки неисправности, имеющий
в отличие от моделирования неисправностей почти линейную
зависимость скорости выполнения от размерности схемы;
3; предложены модификации.D-алгоритма генерации тестов,. направленные на уменьшение числа" возвратов, которые позволяют сократить время синтезе, тестов в среденем на 25Ж;
4) разработаны оригинальные структуры дэнъдос, позволяющие в ограниченном объеме оперативной памяти ПК проектировать БИС, содержащие до б тыс. вентилег .
Внедрение результатов работы. Диссертация представляет собой результат работы автора, проводившейся в рамках работ по созданию программно - аппаратных средств САПР БИС в Институте проблем вычислительной техники РАН. Разработайте алгоритмы и структуры данных использовалиг . для создания программ системы функционально - логического щучетирования рис. Данная система является мобильной и работает на ЭВМ различных типов ив разных операционных системах. Разработанная система ФЛГ моют быть использована при
проектировании ЕИС любого класса, а также при разработка цифровых устройств.
Данная истема функционально-логического проектирования внедрена как самостоятельная система или в составе САПР БИС H1CAD, разработанной в ИПВТ РАН. в рядо организаций, например: Институте проблем вычислительной техники РАН (г.Ярославль), СКТБ " ПРОГРЕСС " ( г.Москва ), Научно исследовательском институте систем автоматизированного проектирования РАН (г.Зеленоград), Институте микроэлектроники РА" (г.Ярославль), НПО "Физика" (г.Москва), Научно - исследовательском институте молекулярной - электроники (г.Зеленоград), что подтверздэется соответствующими актами.
С использованием разработанной системы функционально -логического проектирования был спроектирован ряд БИС различной конструкции , в частности :
БИС контроллера манипулятора типа "мышь", .лтеграциен 520 вентилей на БМК М-3:
БИС, входящая в аппаратуру телеметрической обработки, на БМК М-5 ( 2.5 тыс. вентилей );
БИС "Адаптер!* на основе БМК М-5 (2.5 тыс. вентилей);
ЕИС на осногэ БМК 1515ХМ1 ( З.г тыс . вентилей );
БИС па основе БМК 1582В83 ( 3 тыс . вентилей ).
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной рзботы докладывались и обсуждались на научных семинарах ИПВТ РАН, ЯрГУ и в других организациях, а также на следующих научных конференциях:
-.Областных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов (г.Ярославль, 1988-1990г.);
- Всесоюзной конференции "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования** (г.Тамбов, 1989г.): Всесоюзной научно-технической конференции "Проектирование вычислительных средств" {г.Каунас,
1939г.>;
Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых ГСАПР-ГЮ, Метода искусственного интеллекта в САПР"-(г.Гурзуф, 1990 г.).
Международной школе молодых ученых и спепи'листов "САПР-91, Новые информационны^ технологии в проектировании" <г.Гурзуф, 1991 г.) .
Публикации. Бо материалам диссертации опубликовано 1Б печатных работ.
Структура и обюм работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами и заключения, а также списка литерггуры. Работа излояазна на 142 страницах машинописного текста и содержит 34 рисунка. Списс . литературы включает 96 наименований.
