Введение к работе
Актуальность темы, В последнее десятилетие для авгомапшцш про екпю-конструкторских работ в области микроэлектроники и вычисли тельной техники все более широко применяются интерактивные системы проектирования на базе малых ЭВМ и широкого набора периферийных устройств. В настоящее время в их составе используются специализированные аппаратные ускорители, которые позволяют повысить зффекпів-ность решения наиболее трудоемких задач на три-четыре порядка. Такие системы могут обеспечить сквозной цикл проекпірования различных изделий электронной техники (ИЭТ): заказных и матричных БИС и СБИС, блоков ЭВМ на многослойных печатных платах, устройств цифровой обработки сигналов и др. Оки являются унифицированными как по составу технических средств, гак и по составу программного обеспечения, инвариантного к типу проектируемого ИЭТ.
Быстрый рост сложносш БИС и цифровых систем в последнее время стал уступать еще более быстрому усложнению программного обеспе чения САПР и данных, необходимых для описания проекта. Объем данных, необходимых для описания современных БИС, может превышать десятки мегабайт, поэтому управление этими данными, удобное и эффективное представление данных для программ различных иерархических уровней проекпірования, а также промышленного оборудования, становится важнейшей проблемой развитая современных САПР.
В отлігчие от файл-транслягорного подхода к организации обмена данными и болвшого количества локальных баз данных, используемого в первых унифицированных системах проектирования (УСП), в настоящее время развивается подход, основанный на единой информационной базе данных, унификации структуры общего формата обмена данными, разработке специальных инструментальных средств (программных библиотек; языков описания; средств управления и преобразования данных и взаимодействия с пользователем и т.д.). Эгогподход получил название "CAD framework" - среда САПР.
Для реализации такого подхода в УСП необходимо выделить специальную обслуживающую подсистему для формирования и преобразова ния описаний и проектов ИЭТ,управления процессом проектирования, организации диалогового взаимодействия с пользователем. При этом, так как для описания проектов и организации интерактивного режима широко используются графические средства, эта подсистема должна базироваться на современных средствах машинной графики.
Таким образом, разработка структуры базовой графической подсис-
темы (БГП) описания проектов ИЭТ, лингвистического и информационного обеспечения БГП, алгоритмизации основных процедур формирования графического описания схемы, иерархического преобразования схемы, разбиения схем на подсхемы для логического ускорителя моделирования, преобразования логического и технологического базиса схем, исследование и разработка диалоговых форм взаимодействия проектировщика с БГП являются актуальными задачами для развития современных унифицированных систем ускоренного проектирования, имеющих в своем составе аппаратные ускорители моделирования.
Работа выполнена в соответствии с межвузовской комплексной научно-технической программой 12.11 «Перспективные информационные технологам в высшей школе» и в рамках одного из основных направлений Воронежского государственного технического университета чРазработка САПР, роботов и ГАП», а также НИР и ОКР ОКБ при заводе «Процессор», входящих в отраслевой план важнейших рабог главного управления электронной промышленности .
Цель работы и задача исследования. Целью работы является исследование способов и алгоритмов формирования и преобразования описаний проектов ИЭТ для различных иерархических уровней проекгирова ния и разработка базовой графической подсистемы ускоренного проекти роваиия на базе микроЭВМ "Электроника МС0107" и аппаратного ускорителя моделирования.
Исходя из данной цели в работе определены следующие задачи исследования:
системный анализ процесса формирования и преобразования описаний проектов ИЭТ, определение основных фунлций и структуры базовой графической подсистемы;
определение принципов построения лингвистического и информационного обеспечения БГП, разработка синтаксиса и семантики языков описания проектов, структур данных для иерархического представления :>тпх описаний;
обоснование принципов построения и исследование диалоговых форм взаимодействия проектировщика с БГП, разработка рациональных структур диалога и средств управления процессом проектирования;
алгоритмизация типовых задач формирования и преобразования опи
саний п)х>ектов ИЭТ (разработка алгоритмов синтеза графического об
раза схем, разбиения схем на фрагменты для логического ускорителя
моделирования, преобразования схем в новый логический базис и дру
гие); <-
разработка средств прикладного программного обеспечения БГП, графических средств формирования описания схем на растровых и век-
горных дисплеях, трансляторов для различных иерархических уровней;
реализация разработанных лингвистических и программных средсга БГП в рамках унифицированной САПР на ЭВМ семейства "Электроника", исследование эффективности разработанной подсистемы при проектировании схем на БМК, микрозычяслигелей, блоков микроЭВМ на многослойных печатных платах.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертации задач использовался аппарат теории систем, методы экспертного анализа и автоматизированного проектирования, дискретного программирования.
Научная новизна, В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
структура базовой графической подсистемы описания проектов ИЭТ, обеспечивающая функциональную полноту, единство и непрерывность иерархического описания на основе естественных форм представления модели объекта, внешних воздействий и результатов проектирования;
принципы построения лингвистического и информационного обеспечения БГП У СП, обеспечивающие единую структуру описания проектов и их преобразование для различных иерархических уровней процесса проектирования, высокую скорость подготовки и обработки данных;
базовые диалоговые средства обработки входной информации в БГП и управления процессом проектирования на основе рациональных структур диалога, отличающихся простотой освоения, значительным снижением вычислительных затрат и вероятности появления ошибок;
алгоритмы структурного преобразования схемы в ходе сквозного проектирования, позволяющие практически снять ограничения У СП по предельной сложности объекта проектирования, оптимизировать загрузку многопроцессорного ускорителя моделирования по производительности, автоматизировать процедуры построения графического образа схемы и изменения лопгческого базиса схемы.
Практическая ценность работы. Результаты диссертационной работы были положены в основу создаїшя программного комплекса -обслуживающей графической подсистемы унифицированной кигерамтивной системы проектирования на базе микроЭВМ «Электро-нигга МС0І07» и специализированного аппаратного ускорителя логического моделирования.
Программный комплекс поддерживается разработанными лингвистическими средствами - входными языками БИ МОД и ЯЗП, информационным и организационным обеспечением.
Внедрение результатов. Научные результаты, полученные в диссертации, положены в основу разработки программного
комплекса обслуживающей графической подсистемы У СП, которая внедрена в ОКБ при заводе «Процессор» (г.Воронеж )и используется для проектирования БИС и СБИС на основе базовых матричных кристаллов и цифровых блоков ЭВМ.
Годовой экономический эффект составляет 241 миллион рублей в ценах 1995 года.
Теоретические и практические результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре САПР Воронежского государственного технического университета.
Научные результаты нашли отражение в НИР 91.04 «Моделирование и оптимизация в автоматизированных системах» и ОКР «ТЕСТ» по госбюджетной тематике Воронежского государственного технического университета и ОКБ при заводе «Процессор» соответственно.
Адцоішшія_й<5огьі Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Региональной конференции «Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА (Пенза,1992 г.), Международной конференции и школе молодых ученых и специалистов «САПР-92. Новые информационные технологии в науке образования и бизнесе» (Воронеж, 1992 г.). Всероссийском совещании-семинаре «Высокие технологии в проектировании технических устройств и автоматизированных систем» (Воронеж, 1993 г.). Всероссийском совещаши-семинаре «.Математическое обеспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине» (Воронеж, 1994 г.), Республиканской научно-практической конференции «Проблемы современных технологий обучения и развития умственной активности студентов и школьников» (Воронеж, 1994 г.),XXI Международной конференции и школе молодых ученых и специалистов «САПР-94. Новые информационные технологии в науке, образовании, медицине и бизнесе» (Крым, Гурзуф, 1994 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Структурам об-ьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований. Основной текст, изложен w> 130 страницах машинописного текста. Работа содержит 24 рисунка и 7 таблиц.
