автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Методы и способы обеспечения эффективности процедур оптимального проектирования ИС на схемотехническом этапе

Державний університет “Львівська політехніка”

На правах рукопису

Казимира Ірина Ярославівна

МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕДУР ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ІС НА СХЕМОТЕХНІЧНОМУ ЕТАПІ

Спеціальність 05.13.12 - Системи автоматизації проектування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів - 1998

Дисертація с рукописом.

Робота виконана на кафедрі “Системи автоматизованого проектування” Державного університету “Львівська політехніка”.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор,

заслужений діяч науки та техніки України Володимир Олександрович Коваль

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Провідна установа: Фізико-механічний інститут НАН України, м.Львів.

ради Д35.052.05 при Державному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 2900646. м.Львів-13, вул. С.Бандери, 12 (ауд. 226, головний корпус).

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці університету за адресою: 2900646, м.Львів-13, вул. Професорська, 1.

Леонід Абрамович Недоступ

професор кафедри “Теоретична радіотехніка і радіовимірювання” Державного університету “Львівська політехніка”

кандидат технічних наук, доцент •

Ярослав Миколайович Матвійчук доцент кафедри “Теоретичні основи електро- і радіотехніки” Львівського державного університету ім. І.Франка

Захист відбудеться “ 25 ” червня 1998 р. о Н1-10 на засіданні спеціалізованої

Автореферат розісланий '23 " травня 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради, кандидат технічних наук

С.П. Ткаченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Іктуальпість проблеми. Основною конструктивною базою сучасних складних ек:кт-тно-обчиаповальних та радіоелектронних систем, яка забезпечує підвищення надійкос-зменшенмя маси, габаритних розмірів, потужності споживання і поліпшення інших тех-о-ехономічних показників, є мікроелекгронні вузли і блоки. Основною конструктивною шицею мікроелектронних вузлів та блоків є інтеїральні схеми (ІС). Від їхньої надійнос-точності, швидкодії, вартості й ефективності проектування сьогодні залежна, прогрес шитку технічних засобів у будь-якій галузі, а отеє, й загалом. .

Незважаючи на багаторічний досвід проектування ІС та багаторічну розробку САПР проектування інтегральних схем і сьогодні часто відбувається з використанням методи-'спроб і помилок”, перепроектування. Цей процес може бути довготривалим і дорогим і завжди наближеним до оптимального проектування. Оптимальне проектування склада-.ся з багатьох різноманітних етапів, серед яких обов’язковим є побудова математичної пелі (ММ) проектованого об’єкта та визначення з допомогою ММ таких параметрів екта, які б задовольняли всі висунуті до нього вимоги. Отже, якщо процес проектування тендує бути оптимальним, то в ньому обов’язково треба ставити і вирішувати оптимі-'.ійні задачі.

ЭптимЬашит задачі - це задачі математичного програмування, постановка яких добре рмалізована, а методи розв’язку розроблені та глибоко досліджені. Основною причи-ю, що не дозволяє з допомогою цього математичного апарату вирішити всі проблеми, виникаю; ь у процесі проектування ІС, с складність самого об’єкта проектування. 11а-ь найпотужніші сучасні комп’ютери не можуть забезпечити достатньої ефективності ¡в'язку задач оптимізації таких складних об’єктів, як ІС з соїнями, тисячами і десятками ;яч параметрів. Саме проблемі недостатньої ефективності процедур оптимального пробуваная ІС і присвячена ця дисертаційна робота.

У роботі досліджуються проблеми забезпечення ефективності проектування склаоїшх шагових ІС. Це мотивується тим, що, в певному розумінні, усі схеми е аналоговими. На інижчому рівні абстракції оперують напругами і струмами та їх змінами в часі безвідно-) до призначення схеми. Коли проектується нова нетрадиційна цифрова схема, то моду-іцо виконують суто цифрові функції, повинні моделюватися на електричному рівні, 5то її трактують як аналогову схему. Тому, стосовно досліджень, що проводяться в ро-гі, немає сенсу виділяти цифрові чи аналогові схеми. Будь-яка схема, яка повинна бути юектована і змодельована на електричному рівні, є аналоговою схемою з огляду на эблеми, досліджувані у дисертації.

У’ системі автоматизованого схемотехнічного проектування ІС відбувається складний >цес створення нового проектного рішення - принципової електричної схеми. Це процес ¡в’язку комплексної проблеми, в якій у складному і тісному взаємозв’язку розглядаються фішуються задачі синтезу, моделювання, аналізу, оцінки, оптимізації і відбору схемоте-чних рішень. Усе це робить процес проектування аналогових ІС більше мистецтвом, ніж гкою. При зростанні складності сучасних електронно-обчислювальних та радіоелект-

ронних систем за геометричною прогресією, кількість висококваліфікованих проектуваш ників та інженерів-схемотехніків такому закону не підпорядковується. Тому ставиться зе дача забезпечити ефективність автоматизованого проектування при постійних показника кваліфікації проектувальників.

У принципі, формалізованість методів математичного програмування дозволяє в майж автоматичному режимі ставити і розв’язувати оптимізаційні задачі. Математичний апара пошуку оптимальних рішень за умови коректно заданих цільових функцій та функцій об межень здатний знайти дійсно найкращий варіант розв’язку, спроектувати дійсно опти мальну схему. Це справджується для тестових задач, чи для схем малої розмірності і низь кої функціональної складності. На практиці великі часові витрати на моделювання ІС роб лять неможливим проведення повноцінної оптимізації. Це одна із основних причин недо статньої ефективності процесу автоматизованого схемотехнічного проектування (АСхІТ) Проведення детального аналізу проблеми забезпечення ефективності у процесі проекту вання, з’ясування причин низької ефективності, пошук можливих шляхів розв’язку проб леми та спроба, хоча б частково, її вирішити, - ось напрям досліджень, обраний у роботі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження дисертаційно роботи пов’язані з напрямами наукової роботи кафедри “Системи автоматизованого прое ктування” - з держбюджетиою тематикою кафедри та міжнародним науково дослідницьким проектом “THERMINIC” СР940922 COPERNICUS під егідою Європейсь кої комісії за програмою INCO COPERNICUS.

Метою дисертаційної роботи є розробка методики забезпечення ефективності процедуі оптимального проектування ІС на схемотехнічному етапі на основі системного підходу шля хом пошуку, модифікації та розробки як оптимальної послідовності процедур у процесі прое ктування, так і відповідних ш ефективних методів і моделей, їх алгоритмізації і програмно реалізації у вигляді системи схемотехнічного проектування.

Досягнення вказаної мети передбачає розв’язання таких задач:

1. Дослідження проблеми забезпечення ефективності процедур оптимального проектуванні на схемотехнічному етапі, критеріїв оцінки ефективності, причин, що зумовлюють недо статній її рівень.

1. Розробка структурної моделі процесу АСхП па основі системного аналізу процесу авто матизованого схемотехнічного проектування і об'єкта проектування (ІС) з точки зору забезпечення ефективності, яка б дозволяла фюрмалізувати основну і шсткові задачі забезпечення ефективності процедур оптимального проектування з урахуванням ітераційност, отпимЬаційних процедур, ісрархічності та вкладеності основшх задач та проектних процедур і операцій та відповідних їм моделей. ■

3. Пошук шляхів підвищення ефективності на ієрархічному рівні задач аналізу і, на основі про■

І

ведених досліджень, розробка чи модифікація визначальних щодо забезпечення ефективності проектних процедур чи операцій або відповідних їм моделей.

4. Пошук ииіяхів підвширння ефективності на ієрархічному рівні розв’язку задач синтезу та оптимізації і на 'основі проведених досліджень розробка підходів, методів чи ефективних.

. з

моделей, які б дозволили скоротити часові витрати на проектування ІС.

Розробка автоматизованих методів використання запропонованих підходів, моделей, алгоритмів, що підвищують ефективність проектування ІС.

Ча основі аналізу сучасного стану програмних систем АСхП та відповідно до потреб нау-ш та промисловості розробка чи модифікація програмної системи схемотехнічного проек-пуванші з реалізацією в ній розроблених методів, моделей та алгоритмів, що дозволяють забезпечити ефективність проектування ІС.

\1enwdu досліджень в ю по чають методи системного аналізу, математичного моделюван-цриіїняття оптимальних рішень, теорії аналізу електронних схем, теорії планування ба-офакторних експериментів, математичної статистики, а також апарат і методи обчіїс-вальноі математіткп, об’ектно-оріентованого проектування та прикладного і системного зграмування. '

Наукова новизна дисертаційної роботи :

Розроблено структурну модель процесу забезпечення ефективності процедур оптималыю-•о проектування ІС, яка побудована на основі використання основних принципів системного підходу, має ієрархічну структуру і використовує кортежні форми представлення моделей, що дозволяє підвищити обгрунтованість рішень, не випустити з розгляду важливі 'пщюни і зв'язки процесу автоматизованого проектування і об'єкта проектування - ІС. Модифіковано НО-іигоритм оптимальної перенумерації вузлів схем, який забезпечує глиб-ие врахування розрідженості матриць вузлової провідності, а його використання у процедурах оппшмічації підвищує ефективність всього процесу проектування ІС.

Розроблено методику синтезу і використання аналітичних макро моделей ІС для ефектив-шго розв’язку задач багитокритеріальної оптимізаціі, в якій вперше використало теорію їагапюфакторних машинних експериментів для автоматичного синтезу спрощених моде-іей ІС в процесі схемотехнічного проектування.

Розроблено методику апріорної оцінки ефективності параметричної оппишізацп ІС, яка ниується на використанні: спеціально сконструйованої тестової функції (що лиіг змінну ;ічь кість параметрів та відобразкас типові властивості критеріальних функцій в опти-нізацішшх моделях ІС); запропонованого підходу до селекції змінних параметрів оптиміза-щ.

Розроблено навчально-дослідну систему схемотехнічного проектування “Місго-РС”, нобу-)овану на сформульованих принципах організації відкритих навчально-дослідних сист&н, у пай програмно реалізовані запропоновані моделі, методи й алгоритми забезпечення ефек-пивності процедур оптимального проектування ІС. .

Чрактична иінність робота полягає в тому, що програмно реалізовані запропоновані ором методи, моделі та алгоритми дозволяють підвищити ефективність процесу проек-ання ІС на схемотехнічному етапі, скоротити термін проектування інтегральних мікром. Включення програмно-реалізованих методів, моделей та алгоритмів до системи ав-іатизованого схемотехнічного проектування ІС, побудованої відповідно до запропоно-іих автором принципів розробки відкритих навчально-дослідних систем, покращує

ефективність навчання та підвищення кваліфікації проектувальників ІС та розробникі: програмного забезпечення САПР ІС. Практична корисність дисертаційної роботи підт верджена актами впровадження результатів роботи у виробництво (Державний концері ■‘Золочівський радіозавод”) та в навчальний процес (Державний університет “Львівські політехніка”).

Апробація результатів роботи. Результати дисертаційної роботи доповідались на таки; конференціях і симпозіумах: міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні пробле ми автоматизованої розробки та виробництва радіоелектронних засобів та підготовки ін женерних кадрів” (Львів, 1994, 1996); науково-технічній конференції “Досвід розробки ті застосування приладо-технологічних САПР мікроелекіроніки” (Львів, 1995, 1997); міжна родному симпозіумі SIELA’97 (Symposium on Electrical Apparatus and Technologies, Плов дів, Болгарія, 1997); українсько-польській конференції “CAD w budowie maszyn” (Варшава Польща, 1997); міжнародній конференції “Mixed Design of Integrated Circuits and Systems’ (Лодзь, Польща, 1996, та Познань, Польща, 1997); міжнародній конференції ‘‘Thermal In vestigations of ICs and Microstructures” (Канни, Франція, 1997).

Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи відображені в сімнад цяти друкованих працях, з них 4 статті у вісниках ДУ “Львівська політехніка” (3 статті бе: співавторів) [1,2,3,5], 1 стаття у книзі “Mixed Design of Integrated Circuits and Systems” вида вництва Kluwer Academic Publishers (CULIA) [4], 8 статей у збірниках матеріалів конферен цій [6- і 3] та тези виступів на конференціях [14-17].

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, п’яти розділії та основних висновків, що викладені на 150 сторінках машинописного тексту, списку літе ратурних джерел, який налічує 167 найменувань, та додатків. Робота містить 28 таблиць тг 66 рисунків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі викладено загальну характеристику роботи, обгрунтовано актуальність вибра ного напряму досліджень, визначено мету й основні задачі досліджень, сформульовано на укову новизну роботи і практичну цінність отриманих результатів, а також подано корот кий зміст роботи.

Перший розділ присвячений аналізові проблеми забезпечення ефективності процесу ав томатизованого схемотехнічного проектування ІС. У розділі обгрунтовано необхіднісп системного підходу до аналізу процесу автоматизованого схемотехнічного проектування f об’єкта проектування (ІС) з точки зору забезпечення ефективності.

Запропоновано використати кортежну форму представлення моделі системи для фор мального опису процесу проектування і для об’єкта проектування на етапі постановки за дачі забезпечення ефективності, у вигляді:

£А“: (Л X-, qx, gx, а, и, t, у, S-, V, Vй } (1)

*+є X*, х~є Х~, а є А, и є U, t є Т, у є Y, qx є Q, gx є G, де І'1“ - автоматизована система з управлінням; х* - вхідні параметри системи; дг - вихідн параметри системи; qx - формалізована мета системи (бажані вихідні характеристики сис-

іи, стан системи тошо); gx - обмеження та умови функціонування в системі: а незмінні в :і параметри системи; и параметри управління, якими можна керувати для виконання ібальної мсти системи £>; /-параметр процесу в системі; у параметри стану: V, Vй • правша (функції, оператори) >’=Л'/лг+, а, /Д х ~У(х+, а, ї, г і, х ~ Vй (х*, а, і), ш> математичні моделі різною ступеня складності і точності.

визначення чи уточнення математичного виду множин А'+, -V , Л, V, 7’ У, віднесення івил 6’, V, V до відповідних класів математичних моделей і формалізація </г у вигляді ш->вих функцій та "г у вигляді функцій обмежень приводять до строгою математичного іктуваиня абсірактноі моделі (1) і перетворюють цю модель в математичну модель ви-:ого рівня загальності. Побудова конкретної моделі за схемою (1) полягає у з'ясуванні ієжності різних величин, параметрів, об’єктів. процедур, дій, понять до певних множин ладових) кортежу. Вона є ефективним засобом виявлення (уточнення) “внутрішнього” теми, побудови і корекції її моделі, визначення найважливіших аспектів моделювання, рмування множини управління. Кортежна форма представлення моделі дозволяє вияви надлишковісгь чи недостатність величин і параметрів моделі, виявляти неправильне ііднесення до певної складової кортежу, враховувати ті обставини, які раніше не бралися уваги, тощо. Визначення класів моделей V, V, наприклад, як моделей на рівні компо-ітів, чи моделей типу “сірі скриньки” або “чорні скриньки", проведення класифікації та •тематнзаиїї цих моделей за показником ефективності, визначення послідовності іх ви-іпспшші у проектних процедурах дозволяє в автоматичному режимі сталити і ¡в’яіувати задачу забезпечення належного рівня ефективності пронесу АСхГІ.

Лроведено системний аналіз ІС як об’єкта комп’ютеризації з точки зору забезпечення жгивносгі процедур проектування, проведено систематизацію параметрів і змінних 1С об'їкта АСхГІ і віднесення їх до відповідних складових кортежу системної моделі, що ¡воли ю перейти до системного аналізу процесу проектування як сукупності проектних }цед)р, в яких у тісному взаємозв’язку розв’язуються задачі розрахунку, аналізу, оптимі-(ії та синтезу.

, іровелено системний аналіз процесу АС'хП: проведено систематизацію і класифікацію ¿ач етапу розробки принципової електричної схеми, аналіз структури етапу схемотехніч-'0 проектування. Розглянуто парадигму аналізу ІС, покладену в основу математичного іезпечення сучасних систем схемотехнічного проектування, що стали канонічними, здо-іп довіру проектувальників. На підставі проведених оцінок пераційності та вкладеності )ііед\р проектування визначено, щонайбільша частка викликів процедур розрахунку та ілізу обумовлена процедурою оптимізації. Поставлено задачу підвищення ефективності < процедур, не порушуючи “канонів" аналізу.

Іроведено оцінку ефективності оптимізаційних процедур на етапі схемотехнічного про-■ування: розглянуто особливості оптимізаційних моделей у задачах параметричної оптації ІС, парадигму розв'язку задач оптимізації на етапі схемотехнічного проектуван-Зробяено узагальнювальний висновок щодо якісного характеру залежності обчисшо-іьної складності оптимізаційної задачі від розмірності - складність розв’язку нелінійних

оптимізаційних задач єкспоненційно зростає із збільшенням кількості змінних чи обмс жень у вигляді рівності чи нерівності. .

Для апріорної оцінки часових витрат на роботу процедури параметричної оптимізац ІС розроблено спеціальну тестову функцію:

=х?7- 'і \Ф*м-с,хї)2 j~l 4 7 У /=/ L J

(2)

i*2.4mN

яка дозволяє визначити залежність кількості викликів цільової функції (в АСхП це еквіва лентно кількості викликів програми аналізу ІС) від кількості змінних оптимізаціі KQ(x)=f(N). Запропонована тестова функція (2) має регульовану кількість змінних, яскраві виражений яроподібний нелінійний характер і має вигляд найбільш типового критерію оп тимальності в оптимізаційних моделях АСхП, а саме функції, що мінімізує невідповіднісп вихідних параметрів і характеристик ІС і заданих згідно з ТЗ.

Розроблено структурну модель процесу забезпечення ефективності процедур оптималь ного проектування ІС на схемотехнічному етапі. Її побудовано на основі використання ос ковних принципів системного підходу, вона має ієрархічну структуру і використовує кор тежні форми представлення моделей. Структурна модель є системним засобом представ ления процесу забезпечення ефективності на етапі схемотехнічного проектування. Вона ба зується на системній моделі об’єкта проектування та типовій структурі автоматизованоп процесу проектування. Запропонована модель структурно складається з чотирьох горизо нтальних ієрархічних рівнів - рівня синтезу, оптимізаціі, аналізу та розрахунку (відповідне до типової структури процесу проектування) та чотирьох вертикальних рівнів декомпози ції - системного, модельного, процедурного та забезпечувального.

У процесі формалізації задачі забезпечення ефективності (на кожному з чотирьох гори зонтальних ієрархічних рівнів) на системному рівні декомпозиції відбувається наповненій складових кортежу формальної моделі ІС як об’єкту АСхП, що дозволяє підвищити сту пінь обгрунтованості рішень, які приймаються, не випустити з розгляду важливі стороні та зв’язки і процесу, і об’єкта проектування.

Задача забезпечення ефективності формалізована таким чином:

Знайти (модифікувати, розробити)

таку послідовність проектних процедур: ІГ — /77*/, П*2,...,ГГ„} (3)

і операцій: О" - (4)

та відповідних їм моделей М* — {M*¡, М*2, , М*2п), (5)

що забезпечують: тах Q^(II(M)) = f,qjn JM))= я ¿t)) (6)

і=і j=¡

при виконанні умов:

задоволення вимог технічного завдання: xtux-xrt. (7)

незалежно від кваліфікації проектувальника: x^const, (8)

де T¡„ - машинний час роботи у'-ої процедури; rtJm - обсяг пам’яті, необхідний для роботи } ої процедури розв’язку задачі; ^ - точність розв’язку; /гф - неперервна функція, що моно

нно спадає при збільшенні Т„, і ж„, і монотонно зростає при збільшенні £

Визначено, що шлях до пошуку метолів забезпечення ефективносіі на ріннях сіипезу. ітимізаціі' та аналізу базується на можливості варіації між показниками точності та зидкодії в обчисленні моделей синтезу, оптимізаційних моделей і а моделеіі д ія аналі-. Вибір оптимального компромісу між точністю і швидкодією на відповідних ігрархі-и\ ¡іівнях чи комбінація процедур одною рівня, які використовують різні 4И ІОЧІІІСЛО іівидкодіпо моделі, дозволяє славити ищачу оитимізації послідовності просі-; і них ■оцедур. ()піпмальнісгь буде забезпечено вибором компромісу між точністю і часо-ми витратами і врешті-решт отриманням проектного рішення з заданим рівнем ефек-вності. Вимога незалежності під кваліфікації проектувальника зумовлює іе, що реалі-ціч такою підходу повинна були максимально формалізована, тобто процес побудо-ефективних спрощених моделей повинен бути максимально автоматизований.

Другий розіїїл присвячений пошукові шляхів забезпечення ефективності для розв’язку за-ч аналізу та розрахунку. Проведено обгрунтування пошуку шляхів підвищення ефектив-сті процедур схемотехнічного проектування на найнижчому ієрархічному рівні (рівні зрахунку) через удосконалення проектних процедур і операцій, що багаторазово внко-стовуються у процедурах розрахунку, а значінь ше більше в процедурах аналізу, оп і пмі-лі та синіезу. Проведено аналіз впливу ефективносіі процедури розв'язку СЛАР на ефе-нвніегь процедур розрахунку, аналізу, оптимізації та сшпезу. Визначено, що ефекпж-ггь меюдик, які реалізують процедуру розв’язку СЛАР, £ визначальною при розв’язанні дачі забезпечення ефективності процедур оптимального проектування на найнижчому іархічному рівні.

Легально проаналізовано мелодику роіріджених матриць, яка с обов'язковим компо-нлом парадигми аналізу. Визначено основні задачі, ідо вирішує меюдика розріджених гриць та специфіку розв’язку цих задач у схемотехнічному моделюванні.

Визначено задачу максимальної о збереження розрідженості маїриці як іаку, то віина-с ступінь адаптивності методики розріджених матрішь до особливостей об’єкта проек-зання - 1(1 Проведено аналіз методів розв’язання цієї проблеми шляхом оптимального орядкування рядків і стовпців матриці вузлової провідності, що еквівалентно задачі оп-мальної перенумерації вузлів схеми.

Модифіковано КО-алгоршм оптимальної перенумерації вузлів схеми шляхом збільшен-парамегрів глибини та ширини пошуку з використанням певних евристичних прийомів ч зменшення обчислювальної складності алгоритму. Су її. модифікації гака: у ¡ищуща <илмчеіюсті вибору вузла на третьому кроці алгоритму відбувається розпаралелювапия юритму, тобто паралельно покроково виконуються т алгоритмів для кожного шляху паку з порівняльною оцінкою результатів по кількості заповнень на кожному кроці При >шій незбакності оцінок відкидається найгірший чи найгірші шляхи.

Для запобігання надмірного розпаралелювання алгоритму проводиться зменшення роз >ності множини невизначеності Уа шляхом об’єднання в підмножини. Об’єднання в піп-ожини базується на аналізі топологічних особливостей графів принципових схем.

Модифікований алгоритм названо RO-M алгоритмом. Проведено аналіз роботи RO-tv алгоритму на ряді схем. На основі цього зроблено висновок, що RO-M алгоритм дає оп тимальніший, ніж інші алгоритми, результат (для структурно-симетричних матриць). Ре зультат його роботи не залежить від початкової нумерації схеми, як в алгоритмі Беррі чі RO-алгоритмі. Уведення і використання процедури, іцо реалізує RO-M алгоритм, в систе му схемотехнічного проектування “Місго-РС” підвищило ефективність всього процес проектування, незважаючи на більші часові витрати на одноразову перенумерацію схемі за RO-M алгоритмом. Підвищення ефективності відбулося завдяки збільшенню швидкод процедури розв’язання CJIAP, яка багаторазово використовується у процесі проектуванн ІС.

Теоретично складність RO М алгоритму є N!, але практично така ситуація неможливі Застосовані евристичні прийоми дозволяють використовувати RO-M алгоритм для схеї великих розмірностей. Так, наприклад, для ряду схем експериментальним шляхом бул оцінено обчислювальну складність, яка апроксимуеіься поліномом п’ятого степеня.

Третій уоздЬ присвячений пошукові шляхів забезпечення ефективності при розв’язку зг дач синтезу, оптимізації та аналізу ІС. У розділі визначено принцип макромоделюваїшя я один з основних принципів забезпечення ефективності на ієрархічних рівнях розв’язку зг дач синтезу та оптимізації ІС. Проведено аналіз існуючої класифікації макромоделей І< щодо можливості їх розробки та використання в автоматизованому процесі забезпеченн ефективності процедур оптимального проектування. Для успішного розв’язку задачі забе: печення ефективності обгрунтовано вибір методів побудови аналітичних (формальний макромоделей ІС як таких, що не містять рівнянь рівноваги; їх побудова є максимальн формалізована і не вимагає кваліфікованого спеціаліста-схемотехніка.

Проаналізовано основні проблеми розв’язку задачі багатокритеріальної оптимізації ІС яка в практичній постановці має вигляд:

Знайти: х' -{x'j,x2,...,xN}T, (9)

що забезпечує: minQ(x>= {Ч‘(хШх),...,Чф)} = {f,(x),f>(x).f.(x)} (]0)

А' Є Rapt

за таких умоа працездатності'.

Офі(х) = (у^~уі(х))(у!(х)-уГ)>0, і = ЦГф, (11)

Gx (х)- (х;шх -X_ )(х. -х“т) >0, і = Tn . (12)

Розглянуто парадигму розв’язку задачі багатокритеріальної багатопарамеїричної нел нійної оптимізації ІС (9)-(І2), яка включає зведення задачі векторної оптимізації до скаля] ної шляхом згортання векторного критерію (10) до скалярного за допомогою адитивні узагальненої цільової функції:

Q(x) =

2>*<7 >(*))'

Проблеми пошуку найкращого розв’язку задачі багатокритеріальної оптимізації зі змії ним успіхом вирішуються при розв’язанні стандартних задач математичного програм;

;ання. При розв’язанні задач оптимального проектування ІС можливість оцінки різних оп имально-компромісних розв’язків стає проблематичною, практично неможливою. Це ви ликано тим, що в стандартних задачах математичного програмування критеріальні функ ш q(xj і функції обмежень g(x) явно залежать від хД» задачах проектування ІС залеж гість цих функцій від параметрів елементів схеми виражається неявно через рівняння елек гричних кіл, що здебільшого дозволяє за великих часових витрат отримати одиничну оцінку оптимально-компромісного розв’язку, не кажучи вже про порівняльний аналіз та сих оцінок, тобто, розв’язок задачі при змінних вагових коефіцієнтах (w=var).

Обгрунтовано, що на етапі пошуку оптимально компромісних розв’язків задачі вектор гаї оптимізації тільки використання ефективних апроксимаційних макромоделей може за Зезпечити прийнятні часові витрати. Розроблено підхід до практичного розв’язку задач Загатокритеріальної оптимізації ІС, який базується на побудові спрощених моделей ІС тобто аналітичних макромоделей, що апроксимують вихідні параметри і характеристик! ;хеми в задачах аналізу та часткові критерії оптимальності і функції обмежень в оптиміза цінних моделях задач багатокритеріальної оптимізації. Для автоматичної побудови аналі точних макромоделей запропоновано використання методики проведення машинних ба гатофакторних експериментів (БФЕ) на повній (точній) моделі схеми. Основним завданим побудови аналітичних макромоделей па основі проведення машинного БФЕ на повній модел ІС с:

1. Спрощення повної моделі схеми, що виражається системою аггєбро-оифереіщшних рівиян Y~F(x) шляхом апрокешиящ функціональної залежності F вихідних параметрів і харак тернстик схеми V від внутрішніх параметрів х ■

У, "(Рс.пР/Х^' J = У’ К1 ■ (і4)

2. Спрощення пттаїізаційної моделі шляхом апроксимації часткових критеріальїшх функці. q.(x) = /. (х), і-1,МорІ і функціональних обмежень (х), j — І, К lft:

' = Щ^. (15)

Ч=^/х)’ І=ТГ*' (,6)

дв У-',,,,, - аполітична функція, що апрокс имує залежність критеріїв оттампьності і функ цмналышх обмежені, від змінних параметрів оптимізаціїх„рІ.

1 Спртисння) ’загальненої цільової функції задачі багатокритеріальної оптимізації:

Q=KnP(U)< 07)

що на системному рівні приводить до моделі “чорної скриньки" в оптимізаційних задача процедур оптимального проектування ІС.

Для прикладу на рис.1 наведено схему використання повної моделі ІС як об’єкта досл дження при проведенні БФЕ на ієрархічному рівні оптимізації.

я

'Б,

о

Р Змінні параметри ^ оіггимізаци - вшш-^ вові параметри^-

X]

я елементів схеми:

щ х-{К,,Яі..ІС^С9..І^х}

о

X

5 ■

Об’єкт дослідження -поет модель ІС (програма схемотехнічного моделювання)

тгггп:

т~

л

Уз

.у*

Ум

«

а) часткові кри- ^

терп опггималь- <2 носгі: •-

Уу-{чьЯі-,ч>.і} я

б) функціоналі.- а

ні обмеження: 5

¥={£фі,8фз-—£фт] §

“З

Згснеровані за відповідними законами розподілу параметри сяємсіггів схеми (не фактори):

ґ~

¿¡є---}

Множина шуму

Рис. І. Повна модель ІС як об 'єкт дослідження при проведенні БФЕ на рівні оптимізації.

На підставі аналізу методик планування БФЕ, що використовують спеціальні плани, з точки зору застосування їх у процесі автоматичної побудови спрощених моделей ІС для забезпечення ефективності проектування, запропоновано: а) для синтезу спрощених моделей на ієрархічному рівні оптимізації використовувати дворівневі повні факторні експерименти (ПФЕ 2К) і дворівневі дробові факторні експерименти (ДФЕ 2р-к), що дають змогу

отримати бішнійні і лінійні аналітичні макромоделі: к

у = Ь„ +Уй,х + Ь хх + ~УЬ хх х +...+Ь. ,ххх...х,, (18)

0 і г X—і ¡2 > } X—< /><? і ) д уя~.к і ; к ’ ' '

1=1 >*)

та експерименти на основі ортогональних центрально-композиційних планів (ОЦКП), що дозволяють отримати квадратичні макромоделі:

у-Ьп + У Ьх 4-У Ь х2 4-У’ Ь.х х + У Ь ххх Н-...+6 /хх х ...ї .

у 0 і—и і і ¿—и и і А—/ у 1 } ¿—і уд І J ^ і/ц...к і ) 4 к

і-1 »-/ і* і •

(19)

Для побудови спрощених моделей на ієрархічному рівні синтезу, де поряд з кількісними слід враховувати і якісні фактори, що характеризують відмінності структури ІС, запропоновано проведення експериментів, що використовують суміщені плани, у яких багаторівневі латинські квадрати суміщаються з дворівневими ПФЕ і ДФЕ.

Розроблена методика синтезу аналітичних макромоделей ІС у вигляді білінійних ортогональних поліномів на основі планування ПФЕ 2К та ДФЕ к р. Розглянуто випадки синтезу моделей як у номіналі, так і з урахуванням стохасгичної природи ІС. На конкретному прикладі синтезу спрощених моделей для ІС типу К140УД7 проілюстровано можливість їх практичного використання. Розроблена методика синтезу аналітичних макромоделей ІС у вигляді квадратичних ортогональних поліномів на основі ОЦКП, Запропоновано методику розробки ефективних моделей для розв’язку задач на етапі синтезу структури ІС, яка базується на проведенні машинних експериментів за суміщеними планами.

У четвертому розділі розроблено структуру методики використання моделей ІС трьох рівнів складності в процесі схемотехнічного проектування, а саме - повних (точних) моделей, фізичних (електричних) макромоделей, що за ступенем складності належать до моде-

іей типу “сірі скриньки”, та аналітичних спрощених моделей, які за ступенем складності ложна віднести до моделей типу “чорні скриньки”. Розроблено автоматичну методику ;интезу ефективних апроксимаційних моделей шляхом планування машинних БФІ; га ви сористання синтезованих моделей у процесі розв’язку задач пошуку оптимальних розв’язків у процедурах оптимального проектування 1С.

Розроблено методику селекції змінних параметрів оптимізаціі та параметрів, що висту-іаготь у ролі факторів у машинному БФН, з множини параметрів е.іеменіів ІС. Нона базується на використанні системного принцип}- функціонування складних об’єктів (принципу Іарето), що дозволяє Встановити верхню межу кількості факторів, та принципу доміпу-*анпя параметрів, що дозволяє проводит» селекцію за ознакою впнивовості параметрів (на )снові аналізу параметричної чутливості). Визначена кількість змінних параметрів оптимі-¡ації разом зі спеціальною тестовою функцією (2) дозволяє апріорно оцінити часові виграти на параметричну оптимізацію конкретної ІС.

Розглянуто практичні аспекти застосування розробленої методики синтезу та використання спрощених моделей у процесі розв’язку практичної задачі багатокритеріальної оп-тимізацїї генератора імпульсів заданої форми. Приклад отриманих результатів:

Початкова точка та танення цільової функції а початковій точці

і5- КСг,}= ’,750 Ом,І.З кОм,6.2кО\і,2 4 кОм,1.2 кОм, 70 пФ); (¿(х'¡=1402.

Оптимальна точка та оптимальне значення цільовій функції в ній -

:*= {НЯ;о.Я//,Кі2> С/,}={І. ІкОм, 1.43кОм,«V.вкОм, !. Ч кОм. І.З к()м,94 пФ{,• ()(х’) ~ ! *10

Іпптмальні значення вихідних параметрів: г\ко=І.52{мкС/. Ґ^О.З/лжС/; V'¿=-5.043[В].

відносна похибка отриманого оптимального рішення порівняно з точним рішенням дорівнює:

52= 2.8%. Отримана економія часу становить: АТт~ 20 годин.

ІІа конкретному прикладі проілюстровано можливості застосування методики синтезу зрощених моделей ІС шляхом проведення машинних БФЕ в інших задачах оптимального іроектування, а- саме в задачах забезпечення теплоелектричної сумісності. Суті, підходу юлягас в синтезі аналітичної макромодєлі, шо апрокснмує залежність температурного ірейфу вихідних параметрів ІС від локальних температурних перегрівів у центрах тепло-іидільних елементів. Отримана в результаті постановки експерименту факторна модель дозволяє у процесі теплоелектричного аналізу ефективно вирішувати оптимізаційиу задачу юшуку таких локальних температурних перегрівів (такого розподілу температурного поля С), який би забезпечив мінімальний (чи заданий) температурний дрейф вихідного паромера.

Проведено аналіз особливостей синтезованих факторних моделей ІС, які полягають в ому, що для окремих схем у білінійних моделях взаємодії 3-го порядку є більшими, ніж заємодії 2-го порядку, 2-го - більшими, ніж 1-го, а 1-го - більшими, ніж лінійні ефекти. Ця ісобливість свідчить про нелінійність впливу факторів, що є у взаємодіях, на відгук. Реко-іепдовано врахування таких явищ у задачах аналізу точності функціонування схеми та налізу функціональної особливості.

Проведено оцінку ефективності використання методики синтезу спрощених моделей на

основі машинних БФ1£ в процедурах оптимального проектування. Визначено область ефективності застосування ГІФЕ 2К, ДФК 2КЧ та експериментів на основі ОЦКП.

1.Ú0F -0'

/. úúh Oh

ijmf h: -

Є, I,OOF-1)1 -g-l.OOE-ÚO

бласть ефективного ‘ '•

застосування меюдики БФЕ для і сшп^езу спрощених моделей JC ,

N - кількість

:о

змінних оптилизаци

( факторів)

2 4 6 н 10 12 14 16 їв

Оптимізація на повних моделях ІС (w=const)

Ошгшмізація на повних моделях ІС (w~var, оцінка 4 компромісних рішень) Оптимізація на спрощених моделях ІС (ПФЕ 2К)

”"*■ ” Оптимізація на спрощених моделях ІС (насичений ДФЕ)

Рис.2. Оцінка ефективності застосування методики планування машинних БФЕ для синтезу спрощених моделей 1C в процедурах оптимального проектування.

У п'ятому уоздіїі розглядаються питання, пов’язані з розробкою навчально-дослідної системи схемотехнічного проектування “Місго-РС”, у якій реалізовано розроблені методи забезпечення ефективності процедур оптимального проектування ІС. У розділі наведено обгрунтування необхідності розробки навчально-дослідної системи схемотехнічного проектування. Розроблено основні принципи, на яких повинна будуватися навчально-дослідна система, а саме: 1) принцип відкритості, 2) принцип відповідності ( функціональної та лінгвістичної); 3) навчальні принципи (візуалізаиії, вибору, порівняльної оцінки, дослідження, прогляду, допомоги-підказки).

Навчально-дослідна система “Місго-РС” розроблялася з використанням засобів проб-лемно-оріентованого проектування і працює в середовищі Windows 95. Графічний інтерфейс користувача розроблено з використанням засобів Borland Delphi.

Розглянуто структуру системи та основних її компонент - підсистем аналізу електронних схем “Micro" та синтезу спрощених моделей “Factor”. Подано приклади реалізації навчальних принципів за допомогою графічного інтерфейсу системи.

У ііінкпжах проілюстровано порівняльні результати роботи системи схемотехнічного проектування “Місго-РС 5 різними алгоритмами оптимальної перенумерації, результати аналізу схеми з використанням повної моделі та результати роботи підсистеми синтезу спрощених моделей “Factor” на основі методики планування машинних БФЕ.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

І. Па основі системної о підходу до процесу АСхП і до обЧкта проектування - ІС розроблено формальну модель, яка описує систему схемотехнічного проектування стосовно забезпечення ефективності. Особливістю розробленої моделі є використання кортежних

юрм представлення моделі системи для опису об’єкта проектування ІС, що дозволяє підмінити обгрунтованість рішень, не випустити з уваги важливі сторони і зв’язки як у само-іу процесі АСхГІ, гак і в об’єкті проектування.

2. Розвинено і адаптовано методику планування машинного багатофакторного експерименту для автоматичної побудови спрощених моделей ІС у процесі автоматизованого хемотехпічпого проектування. Проведення машинних БФЕ на повній моделі ІС з метою интезу аналітичної макромоделі для ефективного розв’язання задач параметричної опіи-гізапії схем запропоновано і використано вперше.

З Розроблено методику апріорної оцінки ефективності параметричної оптимізацїї ІС, ка базується: а) на використанні спеціально сконструйованої тестової функції, шо має мінну кількість параметрів та відображає типові властивості критеріальпих функцій в оп-имізаційних моделях ІС; б) на розробленому (з використанням системного принципу І іарето а принципу домінування параметрів) підході ДО селекції змінних параметрів оптимізації.

4. Розроблено оптимізаційні моделі для розв’язання задач багатокритеріальної параме-ричної оптимізації ІС з використанням факторних моделей, а саме: критерії оптимальнос-і і функції обмежень апроксимуються ортогональними поліномами. Використання таких фективних моделей дозволяє значно скоротати час роботи процедури параметричної оп-имізації з втратою точності в допустимих межах.

5. Розроблено методику використання моделей трьох рівнів складності (точних, макро-¡одепек та спрощених) у процесі АСхП з автоматичною побудовою ефективних спрощень моделей для процедур оптимізації і для процедур аналізу.

6. Модифіковано RO-алгоритм оптимальної перенумерації вузлів схеми, то дозволяє чибще враховувати розрідженість матриці вузлової провідності і підвищує ефективність роцедур оптимального проектування.

7. Розроблено підходи до використання факторних моделей у процесі забезпечення тектр о теплової сумісності.

8. Розглянуто особливості синтезованих поліноміальних моделей ІС, а саме: ¡ой факт, (о коефіцієнти парних, ірійних та вищих взаємодій факторів для ряду схем є досить зна-ущі, вказує на груповий взаємовплив параметрів елементів на схему, тому рекомендовано раховувати цю інформацію в задачах аналізу та синтезу допусків.

9. Оцінено ефективність використання методики планування машинних БФЕ при еннте-і аналітичних макромоделей для розв’язку задач багатокритеріальної оптимізації. Визнаємо область ефективності застосування запропонованої методики.

10. На основі об’єкгно-оріептованого підходу до проектування розроблено навчально-ослідну систему схемотехнічного проектування “Місго-РС”, у якій реалізовано розроблені етоди, моделі та алгоритми забезпечення ефективності процедур оптимального проекту-ання.

11. Сформульовано принципи побудови навчально-дослідних систем для розробників рограмного забезпечення САПР мікроелектроніки.

12. Отримані в роботі практичні і теоретичні результати впроваджено в практику проек-

•гування на виробництві (Державний концерн “Золочівський радіозавод”) та в навчальний процес у вищому навчальному закладі (Державний університет “Львівська політехніка”). Експлуатація розроблених програмних засобів як у виробництві, так і в навчанні підтвердила ефективність їх використання, про що свідчать відповідні акти впровадження.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

1. Казимира І.Я. Підвищення ефективності алгоритмів схемотехнічного проектування радіоелектронних засобів // Комп’ютерна інженерія та інформаційні технології. Вісник ДУ “Львівська політехніка”. -№ 307. - Львів, 1996. - С.34-39.

2. Казимира І.Я. Методика використання моделей трьох рівнів складності в схемотехнічному проектування ІС // Комп’ютерна інженерія та інформаційні технології. Вісник ДУ “Львівська політехніка”. - № 322. - Львів, 1997. - С.50-55.

3. Казимира І.Я. Системний підхід до формалізації проблеми забезпеченій ефективності

процедур схемотехнічного проектування // Комп’ютерні системи проектування. Теорія і практика. Вісник ДУ “Львівська політехніка”. - № 327. - Львів, 1998. -С.бб-77. .

4. Koval V.A., Blyzniuk М.В., Kazymyra I.Y. Simplified Models of IC’s for the Acceleration of Circuit Design. H Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, editors: A.Napieralski et al. -Kluwer Academic Publishers, BostorÆ)ordrecht/London, 1998.-P. 149-155.

5. Близнюк М.Б., Казимира І.Я. Про шляхи підвищення економності математичного забезпечення підсистем схемотехнічного проектування II Комп’ютерні системи проектування. Теорія і практика. Вісник ДУ “Львівська політехніка”. -№313. - Львів, 1996.-С.36-52.

6. Коваль В.О., Близнюк М.Б., Казимира І.Я. Дослідження ефективності роботи алгоритмів схемотехнічного аналізу в учбовій підсистемі “MICROPC” // Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоелектронних засобів та підготовки інженерних кадрів. Матеріали міжнар. наук.-техн. конф. 4.2. - Львів, 1994. - С.72-74.

7. Koval V.A.. Fedasyuk D.V., Kazymyra I.Y., Blyzniuk M.B. Providing of Electro-Thermal Compatibility of Hybrid Microcircuits in CAD Environment П Collection of papers presented at the International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Microstructures (THERMINIC). - Cannes, France, 1997. - P.67-71.

8. Koval V.A., Blyzniuk M.B., Kazymyra I.Ya. Acceleration of Circuit Design: One of the Approaches II Proc. of the 3rd Advanced Training Course “Mixed Design of Integrated Circuits and Systems” - Lodz, Poland, 1996. - P. 113-118.

9. Koval V.A., Blyzniuk M.B., Kazymyra I.Y. ICs Circuit Design Using Two-Level Simulation Technique // Proc. of the 4th International Workshop “Mixed Design of Integrated Circuits and Systems” (MIXDES’97). - Poznan, Poland, 1997,- P.I63-I66.

10. Kazymyra I.Y., Blyzniuk M.B., Lobur M.V. Circuii Simulation Program for Training Specialists in the Field of Circuit Design Software Development // Proc. of the 4th International Workshop “Mixed Design of Integrated Circuits and Systems”. - Poznan, Poland, 1997.-P.673-678.

11. Lobur M.V., Blyzniuk M.B., Kazymyra I.Y. Technique of Multi-Levei Tolerance Assignment on Hybrid Package Parameters by CAD Tools // Proc. of the Xth International Symposium on Electrical Apparatus and Technologies (SIELA’97). - Plovdiv,Bulgaria, 1997. - P.207-212.

2. Блпзшок М.Б., Казимира І.Я. Рішення задачі багатокритеріальної параметричної оп-

имізації: один з підходів // Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва адіоелектрошіих засобів та підготовки інженерних кадрів. Матеріали Міжнар. наук.-техн. онф. 4.1. - Львів, 1996. - С.23-24. -

3. Блпзшок М.Б., Казимира І.Я. Програмна система побудови спрощених моделей елект-онних схем il Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоеяектрон-их засобів та підготовки інженерних кадрів. Матеріали Міжнар. наук.-техн. конф. 4.1. -Іьвік, 1996. - С.25-26.

4. Казимира І.Я., Близнюк М.Б. Аналіз факторних моделей аналогових ІС // Досвід роз-обки та застосування цршіадо-технологічних САПР мікрооцектропіки. Тези доповідей 4-ї Міжнар. наук.-техн. конф. 4.1. - Львів, 1997. -С.76-77.

5. Lobur M.V., Blyzniuk М.В., Kazymyra I. Y. Providing of Hybrid Circuits Manufactu-rability

i CAD Environment // Polsko-ukrainska konferencja “CAD w budowie maszyn”. Streszczenia ;feratow. - Warszawa, Polska, 1997. - P. 15.

5. Коваль B.O., Близнюк М.Б., Казимира І.Я. Методика побудови і використання спро-іених моделей ІС в задачах призначення допусків // Досвід розробки та застосування при-адо-технологічних САПР мікроелектроніки. Тези доповідей 3-ої Міжнар. паук.-техн. энф. 4.2. - Львів, 1995. - С. 138-139.

1. Казимира І.Я. Квазіоптимальний алгоритм перенумерації вузлів схеми // Досвід роз-:)бкн та застосування приладо-технологічних САПР мікроелектроніки. Тези доповідей 3-Міжнар. наук.-техн. конф. 4.2. - Львів, 1995. - С. 184.

Особистий внесок автора в отримання наукоЕих результатів полягас в тому, що ноло-ення, які складають суть дисертації, сформульовані і вирішені ним самостійно. 4астина заць, опублікованих разом зі співавторами, охоплює ширші аспекти автоматизованого зоектуваїшя ІС, ніж висвітлені в роботі. Проте у кожній праці використовувались основні ;еї, положення і результати ціп дисертаційної роботи.

У статті [4] запропоновано використання синтезованих спрощених моделей ІС для фор-ування оптимізаційної моделі й ефективного розв’язку задачі багатокритеріальної опти-ізації зі згортанням векторного критерію за допомогою адитивної цільової функції при піших вагових коефіцієнтах. У статті [5] запропоновано два шляхи економії часових ви->ат в процедурах автоматизованого проектування 1C, а саме: економія часу завдяки вико-істанню модифікованого алгоритму оптимальної перенумерації вузлів схеми: економія ісу внаслідок використання моделей типу “чорні скриньки” у процедурах параметрично! ітимізапії. У статті [6] авторові належить реалізація в навчальній підсистемі схемотехнічно проектування принципів порівняльного аналізу, вибору та покрокового дослідження зних алгоритмів розв’язку задач схемотехнічного аналізу. У статті [7] синтезовано модель лежності вихідного параметру схеми від локальних температурних перегрівів, яка вико-істовувалась у процесі забезпечення теплоелектричної сумісності ГІС. У статті [8] запро->новано модифікацію RO-алгоритму оптимальної перенумерації вузлів схеми. У статті [9] ;тору належить запропонована та програмно реалізована методика автоматичного син-зу спрощених моделей ІС на основі машинних БФЕ. У статті [10] автором сформульова-

но принципи організації відкритих навчальних систем та лроірамно реалізовано графічний інтерфейс користувача системи “Місго-РС”. У статті [І І] автором розроблено ефективні оптимізаційні моделі для розв’язку задач призначення допусків на параметри елементів ГІС. У роботі [12] автору належить ідея використання спрощених моделей ІС, синтезованих на основі методики БФЕ, при розв’язку задачі багатокритеріальної оптимізації ІС. У праці [13] автором формалізовано та програмно реалізовано методику проведення машинних дворівневих ПФЕ та ДФЕ на точній моделі ІС в процесі синтезу аналітичних макромоделей схеми. У тезах доповідей [14-16] авторові відповідно належать: синтезовані спрощені моделі цілого ряду ІС та аналіз їх особливостей стосовно відносної величини коефіцієнтів парних, трійних і вищих взаємодій факторів [14]; запропоновано синтезовані спрощені моделі ІС для ефективного розв’язку задач забезпечення технологічної відтворюваності ГІС [15]; запропоновано використання синтезованих аналітичних макромоделей ІС на основі проведення машинних БФЕ на точній моделі схеми в задачах аналізу і призначення допусків на параметри елементів ІС [16].

Тобто внесок а/ітора в частині матеріалу, іюкладезюго в основу дисертації, є визначальним.

Анотація

Казимира 1.Я. Методи та засоби забезпечення ефективності процедур оптимального проектування ІС на схемотехнічному етапі. Рукопис. - Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.12 - "Системи автоматизації проектування". Державний університет "Львівська політехніка", м.Львів, 1998р.

У дисертаційній роботі захищається методика забезпечення ефективності процедур оптимального проектування ІС: 1) шляхом синтезу спрощених моделей ІС у вигляді апроксима-ційних поліномів для розв’язку задач багатокритеріальної параметричної оптимізації (для цього вперше запропоновано і реалізовано використання методики постановки машинних ба-гатофаюпорних експериментів - БФЕ — на повній моделі ІС); 2) шляхом поглибленого врахування розрідженості матриць вузлової провідності (для цього модифіковано відомий 110-сиігоритм оптимальної перенумерації вузлів схеми).

Отримані в роботі результати мають важливе значення для теорії і практики схемотехнічного проектування ІС, дозволяють скоротити термін проектування інтегральних мікросхем, забезпечити ефективність навчання та підвищення кваліфікації проектувальників ІС і розробників програмного забезпечення САПР ІС. Теоретично і практично доведено, що синтез спрощених моделей на основі проведення машинних БФЕ забезпечує прийнятні часові витрати на розв'язок задач багатокритеріальної оптимізації при втраті точності в допустимих межах. Основні результати роботи впроваджено в промисловості і в навчальному процесі.

Ключові слова: САПР, ІС, схемотехнічне проектування, оптимізація, ефективність, алгоритм. машинний експеримент. -

Казимира И.Я. Методы и средства обеспечения эффективности процедур оптимального оектирования ИС на схемотехническом этапе. Рукопись. - Диссертация на соискание гной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.12 - “Системы ■поматизации проектирования'Государственный университет "Львовская политехника", Тьвов, 1998?.

В диссертационной работе защищается методика обеспечегшя эффективности процедур •пималыюго проектирования ИС: 1 ) путем синтеза упрощенных моделей ИС в виде чроксимациопных полиномов для решения задач многокритериальной параметрической ■пимизации (для этого впервые предложено и реализовано использование методики "maiюкки машинных м/югофакторных экспериментов - МФЭ - да полной модели •пеграпъной схемы): 2) путем более глубокого учета разреженности матриц узловой сводимости (для этого произведена модификация известного RO-алгоригпма оптимальной ^нумерации узлов схемы).

Полученные в работе результаты имеют важное значение для теории и практики тотехнического проектирования ИС, позволяют сократить сроки проектирования пегральпых микросхем, поднять эффективность обучения и повышения квалификации уектировщиков ИС и разработчиков программного обеспечения САПР ИС. Теоретически и жтически доказано, что синтез упрощенных моделей на основе проведения машинных РЭ обеспечивает приемлемые вре.менные затраты па решение задач многокршпериальной гпшизации при потере точности в допустимых границах. Основные результаты работы 'дрены в промышленность и в учебный процесс.

Ключевые слова: САПР, ИС. схемотехническое проектирование, оптимизация,

фективность, алгоритм, магиинный эксперимент.

Abstract

Kazymyra I. Y. Methods and tools providing the effectiveness of IC’s optimal design procedures at :uit stage. Manuscript. - Thesis for the Degree of Candidate of Technical Sciences in speciality 13.12 - Computer Aided Design Systems. State University "Lvivska Polylechnica”, Lviv, 1998.

!n this thesis we defend the technique ofproviding the effectiveness of IC’s optimal design procures: 1) by synthesis of ICs simplified models as approximation polynomials for solution of problems of multiple-criterion parametric optimization (to do this, for the first time it has ■n proposed and realized the use of computer factorial experiment design at the ICs exact del); 2) by more profound consideration of sparsity of nodal admittance matrices (to realize ¡, the well-known RO-algorithm of optimal node renumbering has been modified).

The results obtained in this work are important for the theory and practice of ICs circuit de-■i. They allow to decrease time expenses for ICs design and to improve the effectiveness of ining and the qualifications of ICs designers and developers of CAD software. It has been ved theoretically and practically that synthesis of ICs simplified models on the basis of car-ig out the computer experiment provides acceptable time expenses for the solution of rmdti--criterion optimization problems at permissible loss of accuracy. Main results of this thesis applied in industry and in training process.

Key words: CAD, 1C, circuit design, optimization, effectiveness, algorithm, computer experi-nt.