Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Подавляющее большинство изделий электронной техники являются аналого-цифровыми (АЦУ) и цифровыми (ЦУ) устройствами. По литературным данным современные электронные системы, построенные на базе БИС, на 90% являются цифровыми и синхронными, а на 10% - аналоговыми.
Поскольку для большинства задач структурного синтеза радиоэлектронной аппаратуры отсутствуют формальные методы, обеспечивающие получение бездефектных проектных решений, процесс ее проектирования представляет, собой чередование этапов синтеза и анализа. Наиболее гибким -и эффектиным средством анализа проекта в мировой практике признано моделирование на ЭВМ. Причем в настоящее время основные платформы САПР ориентированы на аппаратную среду ПЭВМ и рабочих станций.
За последнее десятилетие уже традиционным для анализа АЦУ стало применение комбинированных методов моделирования, в которых используются совместно модели разных уровней абстракции и разные методы анализа одинакового целевого назначения. Комбинирование может быть пространственным, если различные модели и методы при решении определенной задачи анализа проекта применяются параллельно, или временным, если их применяют на разных этапах процесса проектирования последовательно. Большая часть известных зарубежных программ этого типа ориентирована на рабочие станции типа SUN, APOLLO, которые в нашей стране распространены мало. Слабой стороной аналогичных отечественных программ комбинированого логического и схемотехнического моделирования является недостаточная развитость в них моделей логического уровня.
Анализ АЦУ и ЦУ имеет ряд особенностей, состоящих в значительной размерности проектируемых схем; необходимости моделирования длинных входных последовательностей сигналов; необходимости учета, в ряде случаев, влияния нагрузки и других внешних факторов на динамические параметры схемных элементов; необходимости учета электрического режима в отдельных фрагментах схем. Эти особенности, а также непрерывное развитие элементного базиса АЦУ и ЦУ ставит перед разработчиками САПР новые задачи.
Перечисленное сведетельствует о необходимости дальнейших исследований в этой области и разработки новых эффективных средств анализа АЦУ и ЦУ на основе комбинированных методов моделирования
~ 2 -(как временного, так и пространственного).
ЦЕЛЬ РЕФЕРИРОВАНОЙ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является исследование известных и разработка новых инструментальных средств моделирования АЦУ и ЦУ, обеспечивающих повышение качества, снижение сроков их проектирования и пригодных для использования в современных платформах САПР.
анализ современного состояния средств анализа проектных решений в САПР РЭА на различных иерархических уровнях их представления и оценка эффективности этих средств применительно к задачам анализа АЦУ и ЦУ;
выбор известных и разработка новых математических моделей, методов и средств анализа АЦУ и ЦУ. позволяющих повысить эффективность анализа;
разработка программного, математического и лингвистического обеспечения, а также методических рекомендаций по применению инструментальных средств анализа АЦУ и ЦУ. отвечающих требованиям современных платформ САПР.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для изложения материала работы, разработки моделей, методов и средств анализа проектных решений использовались: теория множеств, графов, алгоритмов, конечных автоматов, ЭВМ и систем, метода лингвистики. Для экспериментальной проверки научных положений, выводов и рекомендаций использовались методы структурного .и объектно-ориентированного программирования, - проводилось решение проектных задач в процессе внедрения и эксплуации подсистем САПР.
1. 'Формализованную методику синтеза и язык функционального
описания логических моделей элементов АЦУ и ЦУ.
-
Многоуровневую модель проекта, отражающую структурные и функциональные особенности АЦУ и ЦУ.
-
Алгоритм пространственно-комбинированного моделирования, ориентированный на многоуровневую модель проекта.
-
Алгоритмы процедур обработки списков событий и принципы организации анализатора временных соотношений сигналов, обеспечивающие адекватность результатов и расширяющие возможности моделирования в области динимического.анализа схем.
-
Реализацию предложенных методов, алгоритмов и моделей в диалоговой системе КОМОЛ-ПК, рекомендации по проведению модельного
- З -эксперимента.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационной работы состоит в следующем:
-
Обоснован выбор моделей разных иерархических уровней и методов моделирования, наиболее эффективных (адекватных и экономичных) для описания элементов ЦУ и АЦУ и выявления разных типов ошибок проектирования.
-
Для логических моделей элементов АЦУ и ЦУ предложена формализованная методика синтеза и язык функционального описания, учитывающие четырехзначный алфавит моделирования, функциональную латент-ность цифровых элементов и требуемую точности представления динамических параметров элементов. Язык является расширением алгоритмического языка программирования высокого уровня и использует минимальный набор его стандартных операторов при максимальном применении специальных процедур и функций, отражающих специфику объектов описания.
-
Предложена многоуровневая адаптируемая модель проекта, в которой в качестве базисного выбран функционально-логический уровень абстракции. Модель позволяет учесть структурные и функциональные особенности АЦУ и ЦУ, определить интерфейсы между моделями элементов разных уровней абстракции и задать необходимые параметры элементов.
-
Для многоуровневой модели проекта предложен алгоритм пространственно-комбинированного моделирования, отражающий ее особенности и строящийся на основе метода событийного моделирования, учитывающего свойства временной и пространственной разреженности рассматриваемого класса схем.
-
Разработаны алгоритмы процедур обработки списков событий и принципы организации анализатора временных соотношений сигналов, обеспечивающие адекватность результатов и расширяющие возможности динимического анализа с помощью предлагаемого алгоритма пространственно-комбинированного моделирования.
-
Предложены рекомендации по созданию математических моделей элементов АЦУ и ЦУ и проведению модельного эксперимента с применением предложенных методов, алгоритмов и моделей моделей.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ определяется возможностями подсистем моделирования ЦУ и АЦУ САПР КОМОЛ-ПК. Применение системы позволяет:
- с помощью предоставляемых режимов, средств визуализации и редактирования исходных данных оперативно принимать решения по ор-
- 4 -ганизации модельного эксперимента и модификации проектной информации;
выбирая модели элементов соответствующих иерархических уровней на разных этапах анализа устройства, обеспечить эффективное выявление ошибок проектирования разных типов: структурно-конструктивной и электрической некорректности проекта; ошибок функционирования проекта; временных ошибок проекта ( состязаний -и генерации сигналов, запрещенных комбинаций входных сигналов ИС, нарушений ограничений на временные соотношения входных сигналов ИС, ошибок системы синхронизации и др.);
существенно сократить трудоемкость и сроки создания моделей элементов, обеспечить удобство и качество их формирования, редактирования, тестирования и включения в специализированную базу данных непосредственно пользователями системы, не являющимися профессиональными программистами.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Графические диалоговые системы в проектировании, управлении, обучении" (Киев, 1990г.), " Проблемы автоматизированного моделирования в электронике" (Киев. 1994гО; Всесоюзных школах - семинарах: "Информатика в технологии приборостроения" (Ленинград. 1990г.), "Машинная графика и автоматизация проектирования радиоэлектронике" ( Челябинск, 1990г.); Республиканских научно-технических конференциях и семинарах: "Проблемы автоматизации контроля электронных устройств" (Винница. 1990г.), "Системы автоматизации проектирования РЭА и СБИС. САПР РЭА-91" (Киев, 1991г.), "Автоматизация проектирования РЭА и СБИС /САПР СБИС - 1992/" (Славское. 1992г.), "Методы автоматизированного проектирования ЭВА и СБИС (САПР СБИС-89,90)" (Черновцы, 1989. 1990гг.)
Материалы диссертационной работы отражены в 25 печатных работах. Основные результаты работы опубликованы в 7 печатных работых ( 6 статей, 1 тезисы докладов на научно-технических конференциях).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и шести приложений, изложена на 138 машинописных страницах, иллюстрирована 14 рисунками и 6 таблицами. Список литературы включает 150 наименований.
