Введение к работе
Актуальность работы.
Постоянно возраставши слоїность БИС и объемов их производства требуит значительного увеличения и дальнейшего совершенствования средств автоматизации их проектирования. При реіении задач проектирования БИС используется все более производительные системы автоматизированного проектирования (САПР), Основными характеристиками современных САПР является; Бысокое быстродействие вычислительных средств, применяемых при их работе, большая емкость оперативной и внеіней памяти, качественное сервисное обеспечение разработчиков БИС, возноїность непосредственной передачи результатов проектирования на технологическое оборудование, применяемое при производстве и контроле БИС. Несмотря на это, развитие САПР отстает от высоких темпов соверіенствования технологии производства БИС и роста степени интеграции, и часто требования к системам автоматизированного проектирования оказывается или невыполнимыми, или требумт больших затрат на их разработку. Задачи-логического моделирования, синтеза и анализа тестов БИС, трассировки требует более значительных вычислительных ресурсов, нежели те, которыми обладавт современные САПР.
Применение многопроцессорных и специализированных ЗВИ, акселераторов, разработка адаптивных методов и алгоритмов - это путь со-вераенствования процесса проектирования БИС в условиях современных технологий производства.
Предметом исследования и разработки предлагаемой работы являются транспьютерные системы для реіения наиболее трудоемких задач САПР - логического моделирования и автоматизированного построения и анализа тестов БИС.
Рынок в СіА и других западных странах постепенно наполняется такими средствами. Достаточно в качестве примера привести слеяущие системы: АРМ компании INHOS Ltd (Великобритания)-, компьютер Hegafraie Sypercluster (Фирма Parsytek GubH, ФРГ), комплекс Couputing Surface (Фирма Meiko, СіА), моделируищее устройство Yorktown (Фирма Ш), моделирующий компьитер HuSic (университет Пас-сау, С1А), система университета в Падеб'орне Ether-set. Однако у нас в стране явно оіущается нехватка подобного рода аппаратных и соответ-ствунцих программных средств.
Цель настоящей работы - исследование и разработка принципов построения системы параллельного логического моделирования БИС боль-юй размерности, обеспечивающей эффективное моделирование, генераций и анализ тестов для персональных компьютеров типа IBH РС/П, AT (и совместимых с ними) с мультитранспьютерным акселератором, а такіе разработка программного обеспечения данной системы.
Указанная цель достигнута разработкой системы параллельного логического моделирования БИС. состоящей из подсистем, опирающихся на единые исходные данные:
подсистема ввода описания логической структуры цифровых схем;
подсистема ускоренного логического моделирования;
подсистема генерации и анализа тестов.
В настоящей работе наїли свое отражение алгоритмы и методы, которые легли в основу разработанной подсистемы ускоренного логического моделирования БИС. Б качестве основополагающего принципа был выбран принцип расширенного параллелизма. Зтот принцип, предполагавщий распараллеливание процесса вычислений на каждом маге выполнения алгоритмов, был применен автором в логическому моделировании, генерации и анализу тестов БИС.
Применение оригинального подхода позволило увеличить размерность моделируемых ЕйС, повысить производительность моделирования и генерации тестоЕ, что, е свои очередь, дало еозмоїность, применяя предложенные алгоритма и структуры данных, а также язык описания логической структуры схемы, осуществлять моделирование БИС размерность» порядка 100 тыс. элементов на персональном компьютере типа Ш PC/XT, AT с мультитранспьютерным акселератором за приемлемое время. Реализация подсистемы ускоренного логического моделирования улучаает соотноіение стоимость/ производительность по сравнению с имемщинися системами на порядок.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Разработан модифицированный алгоритм событийного интерпрета-тивного асинхронного моделирования, как наиболее перспективный подход к расчету Функционально-логических схем большой размерности, для реализации на конвейерных мультитранспьютерных комплексах.
-
Предложена структура мультитранспьютерных комплексов для реализации поставленных в диссертационной работе задач. Такой комплекс содержит конвейер из четырех транспьютеров (каждый в свою очередь
моїєт представлять собой группу транспьютеров), одновременно выполняющих моделирование схемы.
-
Предложен метод декомпозиции исходной схемы БИС на транспьв-теры при помощи анализа схемы и минимизации целевой Функции, за-висяяей _ от числа связей неїду декомпозированными частями схемы, "расстояния* между элементами и т.п.
-
Предлоіен модифицированный метод фиксированных приращений для изменения модельного времени в системе, использующий элементы распараллеливания вычислений, обеспечиваний эффективность при анализе схем на ьояьаон интервале времени.
-
Разработана оригинальные структуры данных, язык внутреннего описания элементов и всей БИС, модели элементов, объединенные в библиотеку элементов БИС, позволяющие с минимальными затратами памяти осуществлять моделирование.
-
Предложена структура сквозной СЙПР, вклвчайщей разработанную систему в качестве подсистемы.
Практическая ценность.
Подсистема ускоренного логического моделирования моїєт быть использована в составе системы параллельного моделирования на транспьитерной сети для моделирования, генерации и анализа тестов БйС большой размерности на основе элементов гтбой конструкции и технологии в рамках имевшейся системы автоматизированного проектирования БИС (для чего необходим интерфейс). Система позволяет моделировать БИС, сояерхащу» 100 тыс. вентилей, со скорость» до 350 тыс. вентилей/с при использовании программ событийного моделирования и до 200 тыс. вентилей/с при использовании программ сплсиного моделирования на персональном компьютере типа IBM PC/IT, AT с акселератором на одной транспьютере Т800.
Подсистема ускоренного логического моделирования внедрена в НИИ "Квант8.
На защиту выносятся:
-
йетоднва распараллеливания вычислений на задаче логического моделирования для транспьютерных систем.
-
Модифицированные алгоритмы событийного асинхронного ннтерп-ретативного и сплошного логического моделирования для подсистемы ускоренного логического моделирования.
-
Структуры данных, внутрисистемный язык описания БИС.
4. Принципы построения системы параллельного логического моделирования.
Основные научные результаты диссертационной работы долояенына:
Всесовзной іколе молодых ученых и специалистов "Актуальные проблемы создания интеллектуальных САПР PSft и СБИС" /Крым, 1989 г./;
Всесовзной іколе-сеиинаре молодых ученых "Методы искусственного интеллекта в САПР" Ярым, 1990 г./;
Зональной конференции "Автоматизация проектирования PSA и SEA" /г. Пенза, 1990 г./;
Неїдународной конференции "Интеграция системы целевой подготовки специалистов и автоматизированных технических систем различного назначения" /г. Москва - г. Евпатория, 1990 г./;
Международной іколе молодых ученых и специалистов "Новые информационные технологии в проектировании" /Крым, 1991 г./.
По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура работы.
Диссертация состоит из введений, четырех глав с выводами, заключения, приложений и списка использованной литературы, вкл»ча»»его 101 наименование.
