Введение к работе
Лктуалькоапъ проблемы. Разработка программных средств.и методов іьісокоуровневого синтеза цифровых систем представляет одну из важней-иих проблем при построении современных САПР цифровых.устройств.. Се- , одня основной тенденцией развития САПР СБИС является постепенное
гйпоі/йгггдїіир *ч\(*rrt^Txt гтлйіггмппоаино на Яг»ТТ*»1» tjI.tl'rtVTJli vr%r*TiAiju_ Tfllf **СЛЇ*
іедавно автоматизированное проектирование позволяло решать задачи
рассировки и размещения, то теперь назрела необходимость в автоматиза-
[ии проектирования цифровых систем исходя из поведенческого описания
іроекта СБИС. В этом смысле возможна аналогия с развитием языков про-
раммирования высокого уровня. На ранних этапах развития систем про-
раммирования приходилось составлять программы в машинных кодах,
озже появились первые ассемблеры, за ними алгоритмические языки, а те-
ерь уже существуют системы визуального программирования. При этом
опросы преобразования исходных программ в машинные коды полностью
ереложены на компьютер. Так же и в области проектирования СБИС повег
енческое описание является первоначальным по отноніению ко всем другим
гапам проектирования, а задача дальнейшей обработки и преобразования
роекта цифровой системы, получения конечного представления кристалла
БИС может быть решена с использованием соответствующих автоматизи-
ованных систем. Разработка таких систем автоматизированного проекти-
ования представляет больйїой интерес и позволит значительно уменьшить
эемя проектирования СБИС. ._'
Поскольку теоретические вопросы сопровождения проекта СБИС при v груктурном и логическом проектировании достаточно хорошо изучены и хледованы, то задача обработки поведенческого описания может быть тдена к задаче преобразования такого представления в структурное и ло-іческое. Эта задача носит название высокоуровневого синтеза, в настоящее >емя она является актуальной и не до конца проработанной.
С другой стороны, нельзя полностью исключать разработчика из про-:сса проектирования. Должна существовать возможность его воздействия і любом из этапов проектирования, потому что интуиция и опыт разработка значительно влияют на качество получаемых результатов. Следова-льно, возникает необходимость в некоторых средствах взаимодействия жду автоматизированной системой и пользователем. Поэтому любая ком-іексная САПР как сложная система должна иметь языковую природу ин->рмационных связей между отдельными подсистемами, объектами юектирования и коллективами разработчиков и пользователей САПР. :о обуславливает необходимость разработки? таких языковых янгвистических) средств и принципов проектирования САПР СБИС, что
также является актуальным. Лингвистические средства должны позволять разработчику представить объект проектирования на любоы из. уромкй, а также иметь врзможность осуществлять взаимодействие раздает урямй
между собой.
Методика исследований основывается на использовании аппарат* теории множеств, булевой алгебры, теории автоматов, лексического и синтаксического анализа. Проверка результатов теоретических исследований осуществлялась с помощью ЭВМ, что потребовало привлечения методов построения вычислительных систем и программирования.
Целью настоящей диссертационной работы, направленной на решение представленных выше проблем, является разработка и исследование методов высокоуровневого синтеза цифровых систем и принципов -построения систем сквозного автоматизированного проектирования СБИС.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1. Исспедовать способы описания цифровых систем на различных эта
пах проектирования.
-
Разработать методы построения структурного представления цифрот вой системы на основании алгоритмического описания функционирования цифрового устройства.
-
Исследовать способы представления микропрограммных автоматов (МПА) и разработать обобщенную модель МПА, язык описания цифровых устройств в этой модели и методы структурного синтеза на основании обобщенной модели МПА.
-
Разработать принципы лингвистического взаимодействия различных уровней представления цифровых устройств в системах сквозного автоматизированного проектирования СБИС.
5. Реализовать результаты выполненных исследований в виде про
граммных подсистем сквозного автоматизированного проерсгирования циф
ровых устройств.
Практическая значимость работы. Поставленная^" цель достигнута разработкой подсистем автоматизированного проектирования, позволяющих значительно ускорить процесс разработки цифровых систем. Программные подсистемы проектирования МПА, конечных автоматов, минимизации булевых функций; структурного проектирования и синтеза структурного представлення цифровой системы на основании поведенческой спецификации могут быть интегрированы в единую САПР СБИС. Разработана структура такой САПР и технология сопровождения проекта СБИС на всех: уровнях проектирования. Кроме этого, разработаны основные принципы лингвистического взаимодействия таких подсистем с другими известными САПР. Б качестве Исходного представления цифровых систем в предлагаемых подсистемах автоматизированного проектирования используются специально
4 Л
вработанные языки описания проектов на различных уровнях, но это не :ключает возможности использования подмножества языка VHDL для пробирования СБИС. В качестве САПР самого нижнего уровня для решения ідач верификации и моделирования, а также трассировки и размещения ис-эльзуется известная система PCAD, которая, при необходимости, может ыть заменена на любую другую популярную САПР. С помощью разрабо-іккьїх подсистем мсяснс проектировать цифровые системы различной южности.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
разработан метод поблочного синтеза структурного представления ифровой системы на основании поведенческого описания;
-
разработано представление и введено.понятие обобщенного микро-рограммного автомата (МПА) для синтеза цифровых систем, а также пред-эжены методы его приведения к стандартным МПА;
-
разработаны оригинальные лингвистические средства и принципы ^провождения проекта СБИС, начиная с уровня поведенческого описания.
Внедрение результатов работы.
Теоретические и практические результаты, полученные в диссертацион-ой работе, использованы при выполнении хоздоговорных и госбюджетных аучно-йсследовательских работ: "Разработка комплекса программно-ппаратных средств обработки нечеткой информации и знаний", Инструментальные средства поддержки процесса проектирования СБИС в АПР", "Математические методы, принципы построения, технология про-пнрования средств цифровой вычислительно'й.техники на СБИС", прово-имых Таганрогским государственным радиотехническим университетом по аучноттехническим программам ГК ВШ.
Отдельные подсистемы переданы для использовния в ОКБ Миус"(г.Таганрог) и НИИ МВС(г/Гаганрог).
Разработанные программные подсистемы и материалы диссертацион-
ых исследований используются в учебном процессе на кафедре МОП ЭВМ
аганрогского государственного радиотехнического университета в курсе
абораторных работ и лекций по дисциплине "Системы автоматизирован-
ого проектирования". г :','"'
Подсистемы структурного проектирования были использованы при роектировании и моделировании БИС "Нечеткого процессора", разрабо-анного на кафедре МОП ЭВМ в рамках научно-технических программ Университеты России" и "Технология и материалы микроэлектроники".
На защиту выносятся следующие основные научные положения и ре-ультаты, полученные в настоящей диссортапиониой работе, каждое из ко; орых обладает новизной, имеет научную или практическута ценность и аправлено на решение поставленныхдадач '""
І. Метол поблочного синтеза структурного представления цифровой си З&мы. заданной» 8«Ле поведенческого описания алгоритма ее работы. " . 2 Метол структурного синтеза цифровых систем, представленных в ви іє. расширенны* микропрограммных автоматов.
-
Способы и принципы лингвистического взаимодействия на различ ных уровнях сквозного проектирования цифровых систем.
-
Алгоритмы и программные модули для автоматизации решения зада1 сквозного проектирования цифровых систем.
-
Структура и принципы функционирования интегрированной системь автоматизации высокоуровневого синтеза цифровых устройств.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертацион чоА работы неоднократно докладывались и обсуждались на научных семи >«зрвх и конферанадіЗк ІГРТУ. НИИ МВС и в других организациях, в ton Micnt на следующих научных конференциях:
Всесоюзная мал^ко-ТЪхнмчгская конференция "Применение кодов Фи ?оиачй в системах обработки и отображения информации" (г.Винница 1990г.):
Международная научно-техническая конференция "Актуальные про блемы фундаментальных наук" (р.Москаа, 1991г.);
Научно-техническая конференция посвященная дню Радио (г.Ростов 1992г.);
Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых специа листов Северного Кавказа (г. Таганрог, 1993г.);
II, III Всероссийские научные конференции студентов и аспирантої і г.Таганрог. 1994. )996 гг.):
XXXV11I, XXXIX, ХХХХ научно-технические конференции профес сорско-преподавательского состава ТРТУ (г.Таганрог, 1993-1995 гг.);
Всероссийская научно-техническая конференция с международны»,
J .:аием„; Компьютерные технологии в инженерной и*управленческой дея
т; <юстн" (г.Таганрог, 1996). " ,- '
Публикщчш. По. материалам диссертации опубликовано 14 печатньп работ, материалы диссертации использовались в трех1 р<./чописных. отчетам по НИР ГКВШ, получен сертификат из Государственного фонда алгоритмш и программ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четыре? глав с выводами заключения, списка литературы и приложений. Работа из ложена на 172 страницах машинописного текста и содержит 42 рисунка Список литературы «оставляет 121 наименование.
