автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы и средства проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения

На правах рукописи

РГ5 О Л 1 7 Р.ИЗ 2303

Тимофеев Александр Орестович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ИМПУЛЬСОВ

НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 1999

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (ЛЭТИ).

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гольденберг Л.М доктор технических наук, профессор Смирнов Ю.И. доктор технических наук, профессор Цветков Э.И

Ведущая организация - КБ «Импульс»

Защита диссертации состоится "1999 г. в _часов

на заседании диссертационного совета Д 063.36.02 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (ЛЭТИ) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке электротехнического университета.

Автореферат разослан" ссл^уи^ 1999 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Исаков А.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Введение

Микропроцессоры, микроконтроллеры и микроЭВМ, быстро выполняющие алгоритмы управления при малых габаритных размерах и малом потреблении энергии, резко улучшили технические характеристики и пользовательские свойства многих устройств. Программно-управляемые приборы, насыщенные прежде механическими переключателями параметров, изменили не только свой внешний вид: на лицевой панели появился дисплей и клавиатура, — но изменилась подготовка параметров и добавились многочисленные контролирующие и сервисные функции. Вместе с изменениями аппаратных средств потребовалась разработка методов и средств проектирования подобных приборов. Задача разработки методов и средств проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами стала актуальной из-за резкого изменения элементной базы приборов и существенного расширения функций приборов. Отечественные разработки начались в конце 70-х годов практически одновременно с зарубежными, но методы разработок зарубежных фирм, прежде всего фирмы Hewllett Packard, оставались всегда неизвестными.

Исследование имеет прикладной характер. Все теоретические построения имеют конечной целью практическую реализацию и подтверждаются результатами экспериментов. В работе активно используются теория проектирования цифровых устройств, теория булевых функции, теория конечных автоматов, теория моделирования.

Цель исследования состоит в

решении проблемы проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами, микроконтроллерами и однокристальными микроЭВМ.

Для достижения поставленной цели разрабатываются:

- методы проектирования аппаратной части приборов;

- методы и средства проектирования программной части приборов;

- методы и средства проверки правильности проекта путем схемотехнического и функционалыю-логичеекого моделирования, включая разработку системы моделирования для рассматриваемого класса приборов;

- программные модели базисных элементов приборов.

Новизна работы

состоит в создании новых методов и средств проектирования ранее не существовавших программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами (микроЭВМ). Предложенные методы и средства проектирования указанных приборов часто представляют собой модификацию методов и средств проектирования, применявшихся для проектирования вычислительных устройств. К новым нужно отнести функциональные модели компонентов приборов, базовые методы и способы для системы моделирования электронных устройств АМЕТИСТ, метод синтеза динамических тестов.

Научная и практическая значимость результатов:

Алгоритмы проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами (микроЭВМ) упрощают проектирование новых приборов.

Постановка задачи детального моделирования генераторов импульсов напряжения и формулирование требований к системе моделирования по типу моделирования, классу объектов, цели моделирования, максимальной размерности объектов моделирования, времени реакции модели, средствам ввода описания схем, документированию и т.п. сокращает сроки проектирования и повышает его качество.

Введенная в работе модель технического устройства, названная функциональной моделью, или Ф-моделью, и ее теория позволили создать более удобную для пользователей систему смешанного моделирования с широким диапазоном сложностей компонентов. На базе Ф-моделей удалось синтезировать схемы времязависимых устройств и более экономичные микропрограммные автоматы управления, а также создать машинноориентированный метод синтеза динамических тестов.

Базовые решения новой системы моделирования (системы АМЕТИСТ), включающие способ вывода данных о состоянии модели компонента, метод децентрализованной обработки временной задержки и фильтрации непосредственно в моделях базовых элементов, способ расчета состояния модели в две фазы, метод моделирования аналоговых устройств путем взаимодействия автономных моделей аналоговых компонентов, алгоритм трассировки межсоединений, и методика создания программной библиотечной модели позволили создать более удобную для инженера-пользователя систему моделирования с увеличенным объемом показываемой информации.

Решение проблемы проверки функциональной совместимости спроектированного прибора, имеющего устройство сопряжения с каналом

общего пользователя, предложенный способ синтеза проверяющего теста по диаграмме состояний интерфейсной функции и рекомендации для проверки операционной совместимости приборов позволяют создавать совместимые друг с другом приборы.

Разработанные методы и средства проектирования внесли свой вклад в создание первых отечественных генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами (микроЭВМ) - генераторов Г5-79, Г5-80, ГК5-83.

Разработанная система моделирования электронных устройств АМЕТИСТ оказалась полезной для моделирования не только генераторов импульсов напряжения С микропроцессорами, но и других устройств, а также активно используется в процессе обучения.

Разработанные программные модели логических элементов, разнообразных функциональных узлов комбинационного типа и узлов с памятью, дискретных аналоговых компонентов, микросхем комплекта КМ1804 для приборов специального назначения, однокристальных микроконтроллеров семейств МК48 и МК51 и интегрированных процессоров МОТОРОЛА необходимы для моделирования блоков приборов, а также полезны как форма описания функций компонентов приборов.

Созданные диаграммы состояний Ф-моделей оборудования стандартного приборного интерфейса позволяют достаточно формально синтезировать оборудование устройств сопряжения.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- ХХХТТ - XIЛ научно-технические конференции ЛЭТИ, 1979 - 1988гг.

- научно-технические конференции ЛЭТИ, 1990, 1992 гг..

- научно-технический семинар "Микропроцессорные системы"', 10-11 марта 1981 г., Ленинград.

- всесоюзный научно-технический семинар "Специализированные микропроцессорные системы", Челябинск, 1981.

научно-техническая конференция "Цифровое машинное моделирование вычислительных систем и сетей", 28 февраля-1 марта 1985, Пенза.

- всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы создания и использования мини- и микроЭВМ", 1985, Вильнюс.

- региональный научно-технический семинар "Программное обеспечение мини- и микроЭВМ", 1986, Свердловск.

- областная научно-техническая конференция по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи, 13-17 апреля 1987 г., Ленинград.

- День специалиста «Состояние и перспективы развития СМ ЭВМ», 2022 октября 1987 г., РДЭНТП, г. Киев.

- зональная научно-техническая конференция "Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА", 1989, Пенза.

- 47, 48, 49 областные научно-технические конференции "Проблемы развития радиотехники, электроники и связи", посвященные Дню Радио, апрели 1992,1993,1994 гг., Санкт-Петербург.

- 50-я юбилейная научно-техническая конференция, посвященная 100-летию изобретения Радио, апрель 1995 г., Санкт-Петербург.

- международная конференция «Автоматизация проектирования дискретных систем - CAD DD'95», 15-17 ноября 1995 г., Минск.

- научно-техническая конференция «Диагностика, информатика, метрология, экология, безопасность - 96», 25-27 июня 1996 г., Санкт-Петербург.

- вторая международная конференция «Автоматизация проектирования дискретных систем - CAD DD'97», 12-14 ноября 1997 г., Минск.

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы использовались в ходе выполнения научно-исследовательских работ с 1977 года с предприятием КБ «Импульс», при выпуске приборов на двух предприятиях России, в учебном процессе на кафедрах Электротехнического Университета и других вузов.

Автор принимал участие в качестве ответственного исполнителя НИР в разработке первых отечественных генераторов с микроЭВМ - генераторов Г5-79, Г5-80, ГК5-83. Новизна и полезность технических решений на уровне структур приборов подтверждена 3 авторскими свидетельствами СССР (см. список публикаций).

Под руководством автора и при его активном участии разработана система моделирования электронных устройств АМЕТИСТ. Из-за быстрого прогресса в инструментальных ЭВМ система АМЕТИСТ существует на языке ФОРТРАН для ЭВМ СМ-3, СМ-4, СМ-1420, «Электроника-85» с операционной системой ОС-PB и на языках С и С++ для ЭВМ типа ЮМ PC с операционными системами DOS и WINDOWS.

Публикации

Результаты исследований и разработок отражены в 52 опубликованных научных работах (28 научных статьях, 10 депонированных рукописях, 11 тезисах и материалах научных докладов, 3 авторских свидетельствах), а также в 4 учебных пособиях, 2 методических указаниях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из 7 глав с выводами, введения, заключения и

списка литературы, включающего 96 наименований. Диссертация изложена на 227 страницах машинописного текста. Работа содержит 62 рисунка и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении указано, что диссертационная работа имеет своей целью разработку методов и средств проектирования приборов, имеющих в своем составе микропроцессоры. Такие приборы появились в конце 70-х годов прежде всего в классе радиоизмерительных приборов и, в частности в классе генераторов импульсов напряжения (класс приборов Г5).

Радиоизмерительные генераторы импульсов напряжения применяются в системах управления, а также, в производстве элементов и устройств вычислительной техники. Радиоизмерительные генераторы импульсов напряжения относятся к массовым измерительным приборам высокого уровня сложности; годовой выпуск таких приборов достигает нескольких десятков тысяч штук.

Примененне микропроцессоров в радиоизмерительных приборах прпьело к скачкообразному улучшению их эксплуатационных и потребительских свойств, но как следствие, к заметному усложнению проектных работ. При проектировании прибора появились новые задачи по вводу и обработке информации, получаемой от пользователя, по выводу информации как для пользователя, так и передаваемой в другие приборы, по управлению и взаимодействию блоков прибора. Если бы функции приборов остались без изменения, то применение микропроцессоров упростило бы их структуру и проектирование. Однако открывшиеся функциональные возможности подстегнули фантазию разработчиков, и за счет скачка в сервисных функциях и отобразительных возможностях современные радиоизмерительные приборы с микропроцессорами уже несравнимы по сложности со своими предшественниками. Практическая реализация генераторов Г5-80 (многоканальный генератор кодовых последовательностей импульсов напряжения) и ГК5-83 (генератор псевдослучайных последовательностей импульсов напряжения) стала возможной только на основе встроенных микроЭВМ.

Вместе с микропроцессором в приборы данного класса "проникли" цифровые интегральные схемы; они стали активно применяться и в генераторной части прибора, работающей в реальном времени. Вместе с элементной базой изменились структурные решения в сторону заимствования их от вычислительной техники, и поэтому современный радиоизмерительный

генератор импульсов напряжения вполне можно рассматривать как специализированную ЭВМ.

Применение микроЭВМ в генераторах импульсов позволило в корне изменить прежнее взаимодействие оператора с прибором. Внешне это выразилось в отказе от многопозиционных кодовых и галетных переключателей и верньеров, которых заменили клавиши и сначала светодиоды и сегментные индикаторы, а затем и дисплей. Программная обработка позволила перерабатывать информацию такого объема и содержания, которую раньше было нецелесообразно обрабатывать из-за больших аппаратных затрат.

При традиционном методе построения измерительных приборов защита от некорректного набора осуществлялась специальными схемами. При использовании микроЭВМ в общем случае такие схемы не требуются, так как микроЭВМ рассчитывает допустимые соотношения между параметрами и, если соотношения не выполняются, информация не поступает в исполнительный генераторный блок, а оператору сообщается о допущенной ошибке.

Встроенные микроЭВМ позволили реализовать новые для данного класса приборов функции - функции самодиагностики, заметно облегчающие эксплуатацию приборов.

МикроЭВМ в генераторах позволила не только значительно расширить функциональные возможности приборов, но и в то же время упростить измерительную (генераторную) часть генератора. Так в генераторе Г5-79 измерительную часть удалось свести к двум узлам: к делителю частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) и к цифроаналоговому преобразователю (ЦАП) с выходным усилителем. В результате в малогабаритном футляре 305x160x305 мм удалось разместить генератор, в котором совмещены функции трех предыдущих генераторов Г5-49, Г5-50 и Г5-63 со значительным расширением временного диапазона.

Естественно, что усложнение приборов привело к росту стоимости ошибки проектирования. Отсюда происходит стремление к более детальному анализу проекта и необходимость разработки новых средств проектирования и, в частности, средств автоматизированного проектирования.

Согласно действующим стандартам сроки проектирования радиоизмеригельных приборов могут изменяться в нешироких пределах. Однако переход к рыночным отношениям изменит это положение и в конкурентной борьбе сроки проектирования будут иметь большое значение. Поэтому в конкретное стоимостное выражение превратятся те методы, приемы, способы, которые сокращают сроки проектирования прибора.

В главе 1 исследуется объект проектирования - измерительный генератор импульсов напряжения с микропроцессором или с мшфоЭВМ.

Программно-управляемые генераторы импульсов напряжения могут входить в состав систем управления. Часто генераторы применяются для тестирования (проверки) разнообразных вычислительных устройств, самих систем управления, систем связи, интегральных микросхем. Измерительные генераторы импульсов напряжения должны формировать на своих выходах калиброванные импульсы напряжения с параметрами, задаваемыми пользователем. Выходные импульсы могут быть одиночными, периодически повторяющимися, в виде кодовых последовательностей, в виде псевдослучайных последовательностей. Форма импульсов чаше прямоугольная, но могут формироваться треугольные, пилообразные, разнополярные и даже импульсы произвольной формы. Генераторы применяют для тестирования (проверки) систем связи, интегральных микросхем, разнообразных устройств. В главе приводятся характеристики и структурные схемы отечественных генераторов с микропроцессорами (микро-ЭВМ) Г5-79, Г5-80, ГК5-83.

Программно-управляемый генератор с микропроцессором (микроЭВМ) естественным образом делится на две части: управляющую часть на основе микропроцессора (микроЭВМ) и измерительную (генераторную) часть. Такое деление диктуется существе нно разными функциями частей. Управляющая часть может только подготовить измерительную к функционированию в реальном времени Конкретное выполнение измерительной части определяется назначением генератора. Измерительная часть не может быть выполнена на базе микропроцессора, т.к. требуемые тактовые частоты в измерительной части достигли сотен МГц, что намного превышает эффективную частоту выполнения команд современного микропроцессора. Измерительная часть подчиняется управляющей, и структура программно-управляемого прибора диктуется применяемым микропроцессором. На рисунке приведена обобщенная структурная схема измерительного генератора импульсов напряжения с встроенным микропроцессором.

ПЗУ

I команд

Вход дистанцион-

ного управления

Клавиатура

31

Микропроцессор

МикроЭВМ

Генераторное

устройство

Выход

Устройство индикации

Основной функцией микропроцессора (микроЭВМ) является обработка потока данных и команд, которые поступают с клавиатуры при местном управлении или из канала связи при дистанционном управлении.

Измерительная часть существенно влияет на внутриприборный интерфейс управляющей части. При жестких требованиях на время передачи из-за большого объема настроечных данных необходим параллельный внутриприборный интерфейс. В случае нежестких требований по быстродействию предпочтительна последовательная передача настроечных данных, которая требует меньшего числа соединений блоков и поэтому позволяет достичь большей надежности прибора.

В главе 2 обсуждается проектирование программно-управляемых приборов с микропроцессорами.

Применение встроенных микропроцессоров и микроЭВМ в радиоизмерительных приборах направлено на повышение их технических и эксплуатационных характеристик. В первую очередь это проявляется в оперативной обработке результатов измерений, упрощении языка общения с прибором, дистанционном управлении, автоматической прецизионной настройке на заданный режим, режимах самопроверки и самодиагностики и режиме обучения пользователя. Введение таких режимов переводит приборы с встроенными микропроцессорами и микроЭВМ в класс интеллектуальных приборов.

В ходе проектирования прибора его первичное описание, содержащееся в техническом задании, преобразуется в конечное описание - рабочую документацию опытного (серийного) образца через промежуточные описания, среди которых обязательны "эскизный проект" и "технический проект".

Содержание стадий эскизного и технического проектирования в общих чертах оговаривается отраслевыми стандартами. В главе детализируются алгоритмы проектирования и в них вводятся этапы выбора микропроцессора и моделирования. Алгоритмы представлены в форме перечня работ на стадиях эскизного проектирования, технического проекта и на стадии разработки рабочей документации.

На стадии эскизного проектирования необходимо выполнить следующий алгоритм:

- определение направления разработки;

- разработку алгоритма функционирования прибора;

- определение общих конструктивных и технологических решений, обеспечивающих требования ТЗ;

- разработку структуры прибора, выбор микропроцессора или микроЭВМ, разработку принципиальных электрических схем структурных элементов и программных модулей;

- макетирование и моделирование сложных структурных элементов (устройств);

- составление технических требований на новые материалы, процессы и элементы, в том числе на новые интегральные схемы;

- подготовку руководящих указаний для конструирования прибора;

- разработку конструкции деталей, узлов и всего прибора;

- разработку эскизной документации на технологическую оснастку и контрольно-измерительную аппаратуру;

- изготовление технологической оснастки, самого прибора и контрольно-измерительной аппаратуры;

- регулировку, лабораторные испытания и доработку макета;

- разработку документов эскизного проекта;

- метрологическую экспертизу, контроль технического уровня и нормоконтроль документации эскизного проекта;

- защиту эскизного проекта.

Разработка алгоритма функционирования прибора начинается с определения функции прибора. Функция прибора - правило получения из входных данных тех результатов, которые определены назначением прибора. В процессе проектирования прибора имеет место преобразование формы задания функции прибора. Конечная форма задания функции прибора - это принципиальная электрическая схема.

В техническом задании функция прибора изложена на разнообразных языках, а именно техническим текстом, временными диаграммами, таблицами и т.н. После промежуточных преобразований функция должна приобрести форму алгоритма функционирования, т.е. форму пошагового преобразования входных данных в выходные.

Высокая сложность функции современного прибора с микропроцессором вынуждает проектировщика использовать композиционное представление функции. Естественна первичная декомпозиции функции на две части: управляющую и операционную, и рассмотрение микропроцессора как управляющей части. Настройка микропроцессора на выполнение заданной функции сводится к программированию, т.е. к программной и микропрограммной интерпретации алгоритма функционирования. Дальнейшее декомпозиционное решение проектировщика отражается в структурной схеме, показывающей состав структурных функций и их взаимосвязи.

Выбор микропроцессора или микроЭВМ диктуется конструктивными или организационными соображениями, на него не оказывают влияние выполняемые алгоритмы; во всех разработках требования ТЗ по быстродействию позволяли применить любой микропроцессор.

В главе анализируется влияние микропроцессора на структуру прибора. Для подтверждения того, что внутриприборный интерфейс диктуется

интерфейсом микропроцессора или микроЭВМ, приводятся и обсуждаются детальные структурные схемы генераторов Г5-79 и Г5-80.

Выделяется типовой фрагмент алгоритма проектирования из трех операций: порождение варианта проектного решения, анализ варианта решения и оценка результатов анализа варианта, - и обсуждается содержание операций. Подчеркивается необходимость моделирования на этапе анализа варианта решения.

Проектирование предшествующего поколения генераторов импульсов напряжения на практике не включало моделирование прибора или его блоков. Программно-управляемые генераторы с микропроцессорами перешли через невидимый порог сложности, и моделирование потребовалось как для снижения стоимости ошибки проектирования, так и для ускорения настройки. Моделирование потребовал завод-изготовитель приборов для того, чтобы на участке настройки имелись альбомы со значениями сигналов во всех контрольных точках печатных плат на всех шагах тестов. Такие альбомы существенно уменьшают время для расчета ожидаемого значения сигнала.

Для генераторов импульсов напряжения необходимо моделирование как измерительной (генераторной), так и управляющей частей.

Моделирование измерительной (генераторной) части необходимо потому, что формирование последовательностей импульсов выполняется сложными схемами (как правило делителями с переменным коэффициентом деления) , преобразующими импульсы опорной частоты при точности ( дискретности ) регулировки временных параметров до 100 пс (в настоящее время), и небольшие изменения в схеме могут заметно изменить временные характеристики. Для моделирования измерительной (генераторной) части необходим уровень схемотехнического (электрического) моделирования.

Необходимость в моделировании управляющей части связана с отладкой микропрограмм для управления настройкой измерительной части и проверкой правильности принципиальной схемы. Моделирование дает возможность значительно уменьшить число ошибок в микропрограммах и в оборудовании прибора. Для моделирования управляющей части достаточен уровень функционально-логического моделирования.

Класс объектов, подлежащих моделированию в случае генераторов импульсов, - функциональные блоки приборов. Блоки содержат электронные компоненты в широкой номенклатуре, от рассыпных элементов (резисторов, конденсаторов, диодов, . транзисторов, кварцевых резонаторов) до интегральных схем малой, средней и большой степеней сложности вплоть до микропроцессоров и микроЭВМ.

Цель моделирования состоит в показе пользователю процессов в контрольных точках для оценки их правильности, а также в накоплении

данных для последующего выходного контроля блоков при их серийном производстве.

Максимальная размерность обьекшв моделирования составляет нескольких сотен компонентов, правда, при малом количестве сложных компонентов. Время реакции модели блока на команду пользователя должно быть малым в связи с тем, что обычно пользователь варьирует параметры и наблюдает реакцию на изменения, а также потому, что модель используется для съемки реакции на длинные тестовые воздействия. Средства ввода описания схем большого значения не имеют, т.к. доля времени на ввод схем заметно меньше доли, затрачиваемой на эксперименты с моделью. Конечно, пользователи предпочитают графический ввод табличному вводу. Для системы моделирования, используемой в производственных условиях обязательно документирование всех промежуточных и окончательных результатов моделирования. Средства системы моделирования должны обеспечивать простое управление построением модели и экспериментом с ней, должны обнаруживать ошибки, должны удобно показывать данные.

Далее подробно обсуждаются причины, толкнувшие к разработке новой системы моделирования АМЕТИСТ. Одной из причин разработки новой системы моделирования явилось то, что известные системы моделирования дают пользователю информацию только о состоянии узлов. Однако, при моделировании схем с использованием микропроцессоров, микроконтроллеров, БИС памяти и т.п. необходима информация о состоянии внутренних регистров, ячеек памяти и т.п. Другая причина разработки новой системы - необходимость смешанного моделирования, т.к. в схемах генераторов импульсов обязательно присутствуют аналоговые компоненты.

В главе 3 описываются предложения по разработке программного обеспечения приборов.

Программы генераторов неизменны и имеют 061.ем от 1 до ¡6 тыс. машинных команд. При таком объеме можно программировать решаемую прибором задачу в машинных кодах. Однако практика проектирования первых приборов показала, что программирование в машинных кодах существенно затягивает процесс проектирования. Для сокращения сроков проектирования приборов предлагается применять систему программирования (СП), которая включает символьный язык-программирования и интерпретатор языка. При использовании символьного языка программирования изменения адресов регистров и триггеров отражаются лишь в таблицах распределения памяти. Система программирования должна содержать средства для внесения изменений в программу с тем, чтобы пользователь был освобожден от слежения за истинными адресами. С целью уменьшения числа ошибок в документации СП должна создавать таблицу прошивки для ПЗУ или карту для ПЛМ.

Система программирования строится с учетом того, что встроенная микроЭВМ не участвует в процессе генерации, а выполняет команды пользователя, поступающие с клавиатуры или из канала общего пользования, следит за правильностью действий пользователя, формирует данные для индикации, настраивает отдельные устройства прибора, управляет обменом с каналом общего пользования. На отработку команд пользователя выделяется до 1 секунды. Такие невысокие требования по быстродействию допускают внутриприборную интерпретацию языка программирования высокого уровня. При внутриприборной интерпретации языка программирования начиная с некоторого граничного объема программа сжимается, что, естественно, дает экономию на микросхемах ПЗУ.

В результате анализа алгоритмов первых генераторов сформировался список инструкций языка высокого уровня Системы Программирования с ИНТерпретатором (СПРИНТ). Язык СПРИНТ отличается развитыми инструкциями управления переходами в программе. Другая особенность языка СПРИНТ - возможность описания процедур обработки двоичных слов переменной длины - тесно связана с неоднородностью структуры памяти цифровых приборов. Язык СПРИНТ в базовой версии состоит из 47 инструкций (операторов), которые описывают обработку слов переменной длины (от 1 до 16 разрядов) и одномерных массивов данных, перевод данных из одной системы счисления в другую, а также логические сдвиги и логические операции над операндами.

Приводится пример эффективности использования разработанной СП. Для одного из проектов разработка программы в машинных кодах потребовала шести человеко-месяцев, и программа заняла объем около 6К байт. Эквивалентная программа на языке СПРИНТ была создана и отлажена за два человеко-месяца и имеет объем вместе с программой ИНТЕРПРЕТАТОР около 4Кбайт.

В главе 4 вводится модель технического устройства, названная функциональной моделью, или Ф-моделью, которая описывает возможные изменения состояния устройства с привлечением временных предикатов. Как все модели состояний Ф-модель наглядна, легко контролируема на полноту описания, легко структурируется, а введение временных предикатов расширяет область ее применения на времязависимые устройства.

Ф-модель применяется в диссертационной работе в основном для описания моделируемого устройства; кроме того рассматривается использование ее для синтеза устройств, а также для синтеза проверяющих (тестирующих) последовательностей сигналов.

Модель пополняет список знаковых (символических) моделей, пригодных для описания динамического поведения технического устройства: временные диаграммы, схемы алгоритмов, автоматы Мили (Мура), модели с временными булевыми функциями, модели с к-значными сигналами, модели

на основе бесконечнозначной логики, модели, использующие таблицы включений, диаграммы состояний функций. Подчеркивается, что каждая модель имеет свою область применения п достоинства.

В Ф-моделях однотипно отражаются временные отношения и отношения между переменными. Поэтому при синтезе устройств Ф-модели могут служить исходным описанием функций устройства. Способы эквивалентных преобразований, проверки корректности, композиции и декомпозиции для Ф-моделей базируются на соответствующих способах для автоматов Мура. В процессе сметтъг состояния Ф-модели в отличие от автоматов Мура выполняются дополнительные действия по изменению значений особых переменных, непосредственно зависящих от времени.

Описание Ф-модели содержит правило преобразования значений входных переменных хь хг, ..., в значения выходных переменных уь уг,..., Уь с учетом временных отношений. Преобразование происходит в дискретном времени; обязателен алфавит дискретного времени Т, на котором определено не только отношение строгого линейного порядка, но и отношение суммы. В качестве алфавита Т удобно использовать натуральный ряд чисел, начиная с О ц заканчивая значением Тт : Т={0, 1, ..., Т,п ]■ Независимая переменная, заданная над алфавитом Т, обозначена буквой I. Значение Тт переменной I ограничивает сверху интервал, в котором проводят эксперименты с моделью. Буквы алфавита Т называются тактами.

Основной характеристикой Ф-модели в каждом такте является состояние, рассматриваемое как значение вектора а статусных переменных (переменных состояния). Множество состояний Ф-модели образует алфавит вектора статусных переменных. Процесс функционирования модели представляет собой процесс установления в каждом такте нового состояния, которое может совпадать с предыдущим.

Значения выходных переменных модели однозначно определяются ее состоянием. Функциональная связь состояния и значений выходных переменных задается в Ф-модели кодированием каждого состояния вектором, среди компонентов которого должны быть значения всех выходных переменных. Кроме последних в вектор состояния могут входить значения внутренних переменных Ьь Ь2, ... Ьк. Таким образом, вектор

а = (У'.,У2, •••,Уь Ь1 ,Ь2, ...,ЬК).

Основная особенность Ф-модели заключается в использовании сопровождающих временных переменных. Эти переменные задаются над алфавитом Т дискретного времени и принимают значение текущего времени модели, когда сопровождаемая переменная изменяет свое значение.

Временные переменные могут сопровождать любую переменную г ( входную, выходную, внутреннюю ), а также любое значение { переменной г. В первом случае обозначение переменной имеет вид Хг, а во втором случае -

. Изменение значения сопровождающей временной переменной Ьг или ^ выполняется оператором присваивания значения вида : = I или : = I в том такте модельного времени, в котором изменяется переменная г или устанавливается значение { этой переменной. Таким образом, в значении сопровождающей временной переменной сохраняется номер последнего такта, в котором произошло соответствующее изменение сопровождаемой переменной.

Сопровождающие временные переменные необходимы для установления "близкой" связи между изменениями значений переменных. К значению временной переменной \х (или ) разрешается прибавить значение переменной сдвига <1, а сумму ( & + с!) использовать в условии (1 = \х + й) для изменения состояния модели. Кроме механизма учета "близкой" предыстории в Ф-модели действует механизм учета "дальней" предыстории через состояния модели, характерный для автоматных моделей.

В главе приводится формальное определение Ф-модели.

В определении Ф-модели используется один вектор статусных переменных. Такую единую Ф-модель можно сопоставить любому устройству. В случае, если Ф-модель с одним статусным вектором (вектором состояния) кажется громоздкой, можно строить структурную Ф-модель устройства, представляющую собой совокупность Ф-моделей структурных компонентов устройства. В структурной Ф-модели статусному вектору устройства ставится в соответствие вектор из статусных векторов компонентов, заданных над своими алфавитами. Квазистатической называется Ф-модель, применяемая при редком изменении значений входных переменных. Для этой модели допускается такой темп изменения ситуации на входах, при котором модель (и соответственно устройство) либо достигает устойчивого состояния, либо переходит в устойчивый цикл смены состояний. При быстром изменении значений входных переменных устройству сопоставляется динамическая Ф-модель, в которой последовательно распространяются "волны" изменений. Если в квазистатической или в динамической Ф-модели положить равными нулю все переменные сдвига, то получается статическая Ф-модель идеализированного устройства. Она похожа на автомат Мура, однако отличается тем, что в одном такте разрешены переходы из состояния в состояние до тех пор, пока не оборвется цепочка истинных в этом такте условий переходов.

Ф-модель может задаваться в текстовой, графической (геометрической), табличной, матричной и других формах. Определение Ф-модели называется текстовой формой модели, а графическая форма — диаграммой состояний модели. В работе приводятся правила перехода от текстовой формы к диаграмме состояний и обратно.

Параметрами Ф-модели являются алфавиты входных, выходных и внутренних переменных и значения переменных сдвига. Алфавиты входных и

выходных переменных формируются при дискретизации физических переменных на входных и выходных полюсах устройства. При дискретизации интервалы возможных значений этих переменных разбиваются на подынтервалы, и сочетаниям подынтервалов ставится в соответствие буква алфавита. В электронных устройствах на каждом входном и выходном полюсе задаются две физические переменные: ток и напряжение. Дискретизация должна проводиться как по напряжению, так и по току. В логических схемах из однотипных элементов достаточно оперировать только значением напряжения (или тока), так как значение тока (или напряжения) определяется однозначно по типовой входной характеристике. Многобуквенные алфавиты переменных Ф-модели не являются к-значными сигналами из 3-, 5-, 7-, 9- и даже 11-буквенных алфавитов, часто используемых для кодирования не только уровня, но и свойства сигнала. Сигнал произвольной формы описывается с привлечением моментов времени, в которые происходит переход физической переменной из одного подынтервала в другой.

Использование условий изменения состояний вида 1=41 +с!р дает возможность не вникать в суть физических процессов, связывающих событие в такте с событием в такте 1, +с1р. Для генерирующего устройства причиной изменения значений выходных переменных можно считать истинность предиката 1=1,, не вникая в суть физических процессов генерации.

В отличие от моделей Мили и Мура в Ф-модели изменение дискрета реального времени (длительности такта) не влияет на число состояний и на вид графа, т.к.изменяется только значение переменной сдвига. Значения переменных сдвига находятся как целая часть отношения соответствующей задержки в устройстве к назначенной длительности такта. В связи с округлением отношения возникает методическая ошибка, величина которой составляет не больше половины длительности такта. Отсюда следует, что длительность такта модельного времени не должна превышать двух допустимых динамических ошибок по времени.

Далее в главе рассматривается, каким образом в Ф-моделях отражаются фильтрация коротких входных воздействий и задержка в появлении выходной реакции на воздействие, и формулируется алгоритм для добавления свойства фильтрации. Задержка с1, не превышающая интервал между изменениями входной переменной г, отражается в Ф-модели временным предикатом вида или +с]. Для отражения задержки,

большей чем интервал между изменениями вектора входных переменных, ее необходимо дробить на "малые" задержки, величина которых тесно связана с фильтруемой длительностью с!? на основании того, что свойство фильтрации обусловлено ограниченностью сверху частоты полосы пропускания объекта моделирования. Вследствие фильтрации задержка перепадов значений входной переменной должна отражаться в модели только в том случае, если

интервал между перепадами не меньше с1р. От перепада к перепаду одно и то же значение входной переменной может повторяться минимум через 26^. Отсюда следует, что величина "малой" задержки должна быть меньше 2с1г, например с1г.

Существование графической формы Ф-моделей имеет большое значение, так как модель в форме графа наиболее компактна и просто проверяется на полноту и правильность. В графе легче увидеть закономерности (например, повторяемость), использование которых, в частности, сокращает соответствующие машинные программы; программирование "по графу" несравнимо проще, чем по текстовому описанию поведения объекта. Последние соображения позволяют рекомендовать Ф-модели в качестве промежуточного описания технического устройства при разработке программы, имитирующей его поведение.

Временные предиката в условиях изменения состояния модели позволяют достаточно просто и наглядно описать задержку, создаваемую элементом. Граф (диаграмма) состояний с таким предикатом внешне не отличается от графа с логическими значениями. Используя известные методы синтеза схем по графу состояний можно получить схему с времязадающими элементами. Итак, синтез схемы устройства по его Ф-модели обладает весьма ценным свойством - времязадающие элементы схемы (задержки, одновибраторы и т.п.) "возникают" наравне с другими операционными элементами (логическими элементами, триггерами, счетчиками, дешифраторами и т.п.). Поэтому использование Ф-моделей можно рекомендовать при синтезе и, естественно, при анализе электронных устройств, которые либо должны работать на предельных для элементной базы частотах, либо насыщены времязадающими элементами. Метод синтеза схемы устройства по его Ф-модели поясняется в главе 7.

В работе сформулированы правила композиции двух Ф-моделей на базе кронекеровского перемножения матриц. Прямая композиция моделей элементов приводит к весьма сложной модели уже для цифровых устройств из 4-5 вентилей. Введение ограничений на область применения модели упрощает композицию моделей элементов. Ограничение, накладываемое на множество начальных состояний модели не влияет на правильность отражения процессов в рабочих режимах и основывается на предположении, что процесс моделирования начинается с таких состояний, которые возникают в конце возможного переходного процесса. Для моделей логических элементов и комбинационных схем это состояние, в которых выходные переменные равны статической функции элемента от входных переменных. Для времязадающих элементов ( осцилляторов, мультивибраторов, задержек и т.п. ) в качестве возможных начальных состояний выбираются состояния, в которых выходные и внутренние переменные имеют одинаковые значения. Далее в главе излагаются два

алгоритма композиции моделей элементов вычислительных устройств. В первом алгоритме композиция моделей элементов устройств выполняется поэтапно с отбрасыванием ненужных далее комбинаций, а во втором модель устройства строится имитацией его поведения. Алгоритмы позволяют создать модель устройства в зависимости от конечной цели моделирования: модель может отражать только статическую функцию или функцию задержки, или еще и функцию фильтрации коротких сигналов.

Операция декомпозиции Ф-модели заключается в разложении модели на две и более составляющие. В главе обсуждается преобразование входных, внутренних и выходных переменных при декомпозиции.

При выполнении операций композиции и декомпозиции часто приходится выполнять эквивалентные преобразования Ф-моделей. В процессе эквивалентных преобразований могут изменятся алфавиты переменных или условные операторы переходов. В главе приводятся правила преобразования Ф-модели: деление задержки, исключение недостижимой вершины, огибание транзитной вершины, добавление транзитной вершины, отделение одинакового множителя в нескольких условиях выхода из состояния, копирование вершин, склеивание вершин.

Рассматривается построение Ф-модели по граф-схеме микропрограммы, обычно используемой для задания функционирования автомата управления. При переходе от граф-схемы микропрограммы к Ф-модели необходимо назначить соотношение длительности микрокоманды и периода тактового сигнала. Длительность микрокоманды может равняться либо периоду, либо длительности фазы Т (или фазы АТ ) тактового сигнала. Необходимо также принять решение о привязке микрокоманд к фазе Т или фазе АТ тактового сигнала. Наконец, необходимо также принять решение о взаимосвязи микрокоманд и логических условий. При выполнении микрокоманды у; может измениться логическое условие хп . По распределению сдвигов необходимо принять решение о предшествовании или об одновременности анализа условия хп моменту выдачи микрокоманды у;. Всего получается 8 вариантов в соотношениях микрокоманды с тактовым сигналом и с моментом анализа логических условий. Сформулированы правила перехода от граф-схемы микропрограммы к Ф-модели. Приведен пример, подтверждающий, что на сложность микропрограммного автомата существенно^ влияет соотношение между длительностями микрокоманды и тактового сигнала, а также соотношение между моментами анализа условий и выработки микрокоманды. Проще диаграммы состояний таких микропрограммных автоматов, в которых анализ условий совмещен с выработкой микрокоманд, и таких автоматов, в которых длительность микрокоманды равна длительности либо фазы Т, либо фазы ЛТ тактового сигнала.

Как и другие модели, основанные на понятии состояния, Ф-модели относительно легко создаются по временным диаграммам переменных

состояния. Вертикальное сечение диаграмм - это текущее значение вектора полного состояния. Значения входных переменных должны трансформироваться в условия изменений состояний, значения выходных переменных - в коды состояний. Творческая часть процесса создания Ф-модели - введение внутренних переменных Внутренние переменные необходимы в двух ситуациях: во-первых, в случае повторения значений выходных переменных и, во-вторых, в случае, когда нужно зафиксировать момент изменения входной переменной и отсчитать от него задержку. В случае повторения вдоль временной диаграммы значений выходных переменных коды состояний можно различить только по кодам внутренних переменных.

Согласно теории Ф-моделей момент изменения входной переменной может храниться в соответствующей сопровождающей переменной. Однако, обычно Ф-модель сопоставляется реальному компоненту устройства и в таком случае для входной сопровождающей переменной нет соответствующего физического объекта. Поэтому более естественно внутри модели иметь внутреннюю переменную, копирующую входную переменную, и сравнивать эти переменные. Из этих рассуждений следует рекомендация: если необходимо отсчитать задержку от момента изменения входной переменной, то следует ввести переменную, хранящую прежнее значение входной переменной, и промежуточное состояние, выход из которого назначить по истинности временного предиката вида t=te, где te - время события. Время события tc назначается равным сумме момента времени несовпадения переменных (входной и внутренней) и необходимой задержки.

В главе 5 обсуждаются базовые решения, принятые при создании системы детального моделирования технических устройств АМЕТИСТ.

В системе АМЕТИСТ реализован новый способ вывода данных о состоянии модели компонента: данные выводятся в особом формате. Формат данных — базовое изображение с пояснениями, в которое система вписывает текущие значения переменных модели. Этот же формат данных выводится на экран и в режиме редактирования начальных установок. Если при моделировании заказана промежуточная остановка, то возможно редактирование в формате текущего значения любой переменной. Формат данных создается проектировщиком модели по своему усмотрению с незначительными синтаксическими ограничениями в форме гипертекста; разрешены все символы расширенного ASCII; допускаемое число строк равно 255.

В известных системах моделирования обработка временных задержек и фильтрация выполняются централизованно в программе-мониторе. Монитор ведет списки событий и принимает решение о том, состояние какого компонента необходимо рассчитать в текущий момент времени. Монитор имеет высокую сложность, т.к. проектируется в расчете на максимальные

возможности системы по моделированию. Громоздкость монитора ограничивает сложность самих моделей, а также мешает созданию имитирующих программ в виде отдельных модулей.

Первая версия системы АМЕТИСТ создавалась в расчете на инструментальную ЭВМ типа СМ-3 в условиях сильнейших ограничений на объем занимаемой памяти. С целью заметного сокращения размера программы-монитора был создан новый метод децентрализованной обработки временной задержки и фильтрации непосредственно в моделях базовых элементов.

Децентрализация обработки времени существенно разгружает монитор системы моделирования. Монитор освобождается от ведения обширных списков событий. Децентрализация позволяет создавать модели сверхвысокой сложности (например, модели микропроцессоров) в расчете на то, что обычно в устройстве присутствует лишь один экземпляр такого элемента, а "сумма сложностей" такого элемента и монитора не превысит предела.

Программа-монитор системы АМЕТИСТ оперирует тремя глобальными переменными: модельным временем !, максимальным модельным временем Т,„ и временем ближайшего события Тс . Монитор увеличивает значение переменной I выполняя оператор присваивания значения I = Тс. Время ближайшего события Тс сначала устанавливается равным максимальному модельному времени Тт, а затем обрабатывается моделями компонентов устройства. В каждой модели системное время ближайшего события Те сравнивается со временем ближайшего события модели 1,, и в случае, если время Те больше времени Х„ то выполняется оператор Те = {¿. Выполнение алгоритма прекращается, когда системное время ближайшего события Те становится не меньше максимального времени Тш . В начале процесса модельное время I назначается равным начальному времени Т.;.

Платой за заметное упрощение программы-монитора в части слежения за событиями является необходимость сплошного обращения к моделям компонентов. Вследствие сплошного моделирования модель базового элемента должна учитывать возможность просчета состояния модели в моменты времени до наступления истинности предиката (I = г,).

Достоинством предложенного алгоритма изменения модельного времени является возможность назначения пользователем нулевых задержек. В таком случае модель назначает время своего ближайшего события и системное время ближайшего события, равными модельному времени и тем самым заставляет систему повторить расчет при неизменном модельном времени. Таким же способом модели компонентов управляют перерасчетом при итерациях в расчете состояния модели устройства.

Временные параметры и окно моделирования могут задаваться в диапазоне от 1 до максимального числа дискретов. В ООБ-варианте дискрет

времени равен 1Яс, тип данных - double и максимальное время имеет 15 десятичных разрядов мантиссы; в WENDOWS-варианте дискрет равен 1 фс (фемтосекунде), тип данных - long double, и максимальное время имеет 19 десятичных разрядов мантиссы.

Редкая из известных систем допускает и схемотехническое (электрическое), и функционально-логическое моделирование, а именно такое сочетание требуется для моделирования генераторов с микропроцессорами. Система АМЕТИСТ - система смешанного моделирования - включает в себя средства для создания электрических и функционально-логических фазовых моделей и служит для проведения экспериментов на таких моделях.

В системе АМЕТИСТ реализован новый метод моделирования аналоговых устройств путем взаимодействия автономных моделей аналоговых компонентов. При реализации метода не требуется составлять общую схему замещения или систему уравнений.

Модель каждого компонента активно участвует в решении неявно присутствующей системы уравнений, описывающих устройство. Модель каждого компонента следит за значениями своих выходных эквивалентных источников токов и проводимостей, которые (значения) передаются через узлы соседним моделям, и в случае обнаружения несовпадающих в соседних перерасчетах значений запрашивает у монитора еще один расчет состояния схемы.

Неявно присутствующая система дифференциальных уравнений решается методом Эйлера; имеет место интегрирование с переменным шагом; этот шаг подготавливается в каждой компонентной модели на основе прогноза такого изменения выходного напряжения, которое не превысит желаемую погрешность.

Достоинство автономной модели в том, что при активном участии модели в решении системы уравнений появляется возможность оперативной коррекции параметров модели для повышения быстродействия или точности расчета. Параметры модели каждого элемента доступны пользователю, и он может их изменять даже во время моделирования.

Общая модель аналоговой или смешанной схемы составляется из отдельных моделей элементов простым указанием на их включение в состав модели устройства и обычным соединением друг с другом. Ничто не мешает соединять друг с другом модели цифровых и аналоговых компонентов, т.к. поведенческая модель как аналогового, так и цифрового элемента, имеет на входах и выходах эквивалентные источники тока, шунтированные эквивалентными проводимостями, и через них модель взаимодействует с другими моделями.

Достоинство предложенного способа моделирования аналоговых и смешанных устройств заключается в заметном упрощении монитора системы моделирования. Монитор не должен вести календарь событий, т.к.

информация о событиях формируется внутри каждой компонентной модели, а монитор получает готовое значение времени ближайшего события.

Для борьбы с несходимостью итераций предложено использовать перекрытие участков при кусочно-линейной аппроксимации, шунтировать емкостью нелинейные составляющие схемы замещения, что приводит к растягиванию во времени процесса изменения параметров аппроксимации и к увеличению вероятности сохранения их во время итераций и ограничивать число итераций допуская увеличение ошибки моделирования.

Система АМЕТИСТ позволяет на одном уровне иерархии описать устройство, содержащее до 255 (999 в WTNDOWS-варианте) компонентов и 999 (9999 в WINDOWS-варианте) связей. Число уровней в иерархии может достигать 5.

Система АМЕТИСТ - развивающаяся и открытая система. Она доступна для дополнения и модификации средств моделирования, что является важнейшим обстоятельством при использовании системы для моделирования

и изучения нестандартных объектов.

Приведена структура системы моделирования АМЕТИСТ для DOS-варианта.

В главе рассматривается программирование для библиотечных элементов. Программа, имитирующая поведение библиотечного элемента рассчитывает новое состояние модели в зависимости от текущего модельного времени и от значений входных переменных. Программа создается быстрее по Ф-модели элемента. Алгоритм расчета нового состояния по Ф-модели тривиален: необходимо идентифицировать текущее состояние модели, затем проверить поочередно условия перехода в другое состояние и, если нет истинного условия, закончить алгоритм. Переход в другое состояние реализуется операторами присваивания значений переменным состояния. В случае транзитных переходов следует вернуться на анализ текущего состояния.

В имитирующую программу должны передаваться не только значения входных переменных, но и всех переменных состояния, так как программа используется многократно для всех одинаковых элементов. В системе моделирования АМЕТИСТ для DOS переменные состояния библиотечных моделей объединены в единый массив состояния модели всего устройства. Программа синтеза модели распределяет этот массив и передает в каждую подпрограмму адрес именно ее подмассива состояния.

Передача переменных состояния не нужна при программировании на языке С++, если модель оформлена как класс, так как в этом случае заботу о распределении памяти берет на себя компилятор. Поэтому в библиотечные модели в системе АМЕТИСТ для WINDOWS передаются только входные переменные.

Программа расчета состояния устройства выполняется последовательно, оператор за оператором, поэтому может возникнуть ситуация, когда часть узловых переменных (связей) уже имеет новые значения, а остальные - еще старые значения. Расчет состояния элемента с внутренней памятью в случае сочетания старых и новых значений на входах приводит к неправильному результату. Можно получить верный результат подбором порядка расчета элементов устройства, однако при ранжировании схемы нужно заботиться о правильном разрыве обратных связей и выполнять итерации. Можно запретить задание нулевых задержек, но это создает неудобства пользователю системы моделирования.

Для исключения влияния на результат моделирования порядка расчета компонентов в известных системах используется обновление в отдельном такте переменных на связях (узлах). С целью исключения временных потерь на указанной операции в системе АМЕТИСТ реализован новый способ расчета состояния модели в две фазы, причем в первой фазе расчета состояния изменяются значения выходных переменных модели, а во второй -значения внутренних переменных.

Вектор состоянии моделируемого устройства в процессе эксперимента с моделью подвергается коррекции по мере продвижения от начального времени к максимальному. В системе АМЕТИСТ для DOS вектор состояния хранится в отдельном массиве. Состояние модели складывается из состояний связей (узлов) и состояний компонентов. Если компонент является непростым элементом, то его состояние складывается из аналогичных объектов. Число уровней иерархического вложения состояний может достигать 5. При практическом использовании системы АМЕТИСТ число уровней не превышало 3. Вектор состояния связи в системе моделирования включает узловые ток и проводимость. В фазе 1 (фазе выдачи сигналов) все элементы, контакты которых подключены к данной связи (узлу), поочередно прибавляют свои выходные токи и проводимости к текущему состоянию связи. Поэтому в фазе 2 (фазе приема сигналов) возможно рассчитать напряжение на связи по формуле узлового потенциала. В начале фазы 1 состояние всех связей модуля сбрасывается в нуль. Далее в главе обосновывается выбор типов для представления данных о состоянии связей и компонентов.

Состояние компонента показывается пользователю в виде заполненного текущими значениями формата данных. Само состояние хранится в плотно упакованном виде в массиве состояния, а текстовое обрамление берется из формата с начальными значениями.

Далее в главе обосновывается выбор типа для представления времени. В первой версии системы АМЕТИСТ дискрет модельного времени равнялся 1 не. Моделирование аналоговых схем с конденсаторами привело к необходимости уменьшения дискрета до 1 пс. В последних версиях системы

дискрет уменьшен до I фс (1 фемтосекунды). Для удобства пользователя временные параметры вводятся в естественных единицах, в качестве которых используются С, МС, МКС, НС, ПС и фс.

При вводе описания устройства система моделирования должна получить сведения о внешних контактах, компонентах, соединениях компонентов друг с другом и соединениях компонентов с внешними контактами. После появления современных персональных ЭВМ появилась потребность в расширении сервисных функций системы АМЕТИСТ и, в частности, появилось настойчивое пожелание оперативного показа меняющейся схемы устройства при ввода описания схемы. Наибольшие трудности встретились в реализации операций компоновки и трассировки межсоединений. Успешное решение проблемы быстродействия удалось найти на пути модификации алгоритма трассировки, который называют алгоритмом поиска по отрезкам прямых, или алгоритмом "горизонталей-вертикалей" Модификация алгоритма выражается в существенном ограничении топологического размещения компонентов. Было принято решение о размещении компонентов вертикальными рядами (столбцами). Самый левый столбец занимают левые (зходные) контакты устройства, а самый правый столбец — правые (выходные) контакты устройства. Было наложено дополнительное ограничение на вид трассировочных ломанных линий. Вертикальная зона между двумя столбцами компонентов делится срединной вертикалью на две части. Если невозможно соединение двух точек горизонтальной линией напрямую, то в левой и в правой половинках создаются два вертикальных участка соединительной ломаной, которые продлеваются вниз до тех пор, пока не появляется возможность соединить их друг с другом горизонтальной линией. Предложенный алгоритм трассировки межсоединений подробно излагается в двух модификациях: с двумерными и с динамическими массивами.

Глава 6 посвящена моделям компонентов генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами.

Предлагается способ создания программной части моделей. Подпрограмма, имитирующая поведение объекта, создается поэтапно: сначала поведение объекта задается его первичной моделью, в качестве которой рекомендуется Ф-модель, затем формируется алгоритм расчета нового состояния модели и наконец выполняется программирование с включением в программу того, что диктуется системой моделирования. Для простых объектов при наличии опыта возможно непосредственное написание программы.

Описаны разработанные программные модели логических элементов, ориентированные на использование паспортных (справочных) сведений об интегральных логических элементах. В основе модели логического элемента находится модель Хаффмена (последовательное соединение

идеализированного элемента и фильтра-повторителя). Модели логических элементов успешно прошли проверку при моделировании разнообразных цифровых устройств на интегральных схемах серий 155, 530, 500, 555, 1500, 1533.

Описаны разработанные программные модели разнообразных функциональных узлов комбинационного типа и узлов с памятью и результаты их испытаний.

Описаны разработанные модели часто используемых дискретных аналоговых компонентов: резистора, конденсатора, диода, транзистора.

Приведены результаты проверки сходимости процесса итераций при использовании предложенного метода совместного моделирования цифровых и аналоговых элементов. Многочисленные машинные эксперименты над RC - фильтрами, схемами с параллельным и последовательным соединением резисторов, конденсаторов, схемами на диодах и транзисторах, а также над смешанными схемами, показали, что на некоторых сочетаниях параметров наблюдалась несходимость, но во всех таких случаях уменьшение параметра модели "Погрешность моделирования" давало положительный эффект, т.е. приводило к сходимости процесса.

Описаны разработанные структурные модели микросхем комплекта КМ1804 для приборов специального назначения и проведены их испытаний.

Описаны разработанные модели однокристальных микроконтроллеров семейств МК48 и МК51 и модели интегрированных процессоров МОТОРОЛА, которые могут применяться в приборах, и приведены результаты их испытаний.

Кратко рассмотрена модель транспьютерного узла, разработанная для получения и исследования параметров производительности (времени реакции и пропускной способности) вариантов многомодульной параллельной вычислительной системы синтеза реалистических изображений, с целью демонстрации того, как в системе АМЕТИСТ имитаруется передача текстовых строк между компонентами устройства.

В главе 7 затрагиваются вопросы проектирования блоков генераторов с микропроцессорами.

По требованию отраслевых стандартов радиоизмерительный прибор обязательно должен сопрягаться с каналом общего пользования (КОП). С целью формального синтеза оборудования устройства сопряжения созданы диаграммы состояний Ф-моделей оборудования стандартного приборного интерфейса. Метод синтеза показан на примере оборудования для функции "Приемник".

Предложены решения некоторых проблем проверки спроектированного прибора, имеющего устройство сопряжения с каналом общего пользователя. Предложен порядок проверки функциональной совместимости приборов. Предложен способ синтеза проверяющего теста по диаграмме состояний

интерфейсной функции. Даны рекомендации общего характера для проверки операционной совместимости приборов.

Синтез микропрограммного автомата по его Ф-модели выполняется в порядке следования, совпадающем с этапами синтеза "классических" автоматов, однако может приводить к лучшим решениям. Экономия оборудования при использовании Ф-модели возникает вследствие явного учета в модели тактового сигнала. Удается подобрать более удачно моменты анализа входных логических условий и моменты формирования сигналов микроопераций. Преимущество синтеза автомата по его Ф-модели иллюстрируется примером.

В главе затрагивается проблема синтеза динамических тестов для проверки блоков генераторов. Предложен машинноориентированный метод синтеза динамических тестов, использующий правила обратного прослеживания Дейкстры для верификации программ, но применяемые к условным операторам Ф-моделей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования были получены следующие теоретические результаты:

1. Алгоритмы проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами (микроЭВМ) на стадиях эскизного и технического проектов и стадии рабочей документации. Требования к системе детального моделирования генераторов импульсов напряжения.

2. Алгоритмы функционирования системы программирования в составе символьного языка программирования (языка СПРИНТ) и интерпретатора для программно-управляемых генераторов импульсов напряжения, которая обеспечивает сокращение сроков проектирования и объема программы

прибора.

3. Модель технического устройства, названная функциональной, или Ф-моделью, описывающая возможные изменения состояния устройства с привлечением временных предикатов. Определения видов Ф-моделей, способы параметризации и вычисления методической ошибки. Алгоритмы и правила преобразований и построения моделей, сокращающие объел» вычислений.

4. Метод синтеза схемы устройства по его Ф-модели, порождающий схемы с времязадающими элементами (задержками, одновибраторами и т.п.). Метод синтеза микропрограммных автоматов управления через их Ф-модели, позволяющий получать более экономичные схемы.

5. Базовые решения системы моделирования, а именно:

- способ вывода данных о состоянии модели компонента;

- метод децентрализованной обработки временной задержки и фильтрации непосредственно в моделях базовых элементов;

- способ расчета состояния модели в две фазы;

- метод моделирования аналоговых устройств путем взаимодействия автономных моделей аналоговых компонентов;

- алгоритм трассировки межсоединений.

Методика создания программной библиотечной модели.

6. Порядок проверки функциональной совместимости приборов, имеющих устройство сопряжения с каналом общего пользования, и способ синтеза проверяющего теста по диаграмме состояний интерфейсной функции.

7. Новый машинноориентированный метод синтеза динамических тестов для проверки блоков приборов.

Практические результаты диссертационной работы;

1. Первые отечественные программно-управляемые генераторы импульсов напряжения с микропроцессорами - генераторы Г5-79, Г5-80, ГК5-83 - со структурами на уровне изобретения.

2. Система программирования в составе символьного языка программирования СПРИНТ и интерпретатора.

3. Система детального моделирования (система АМЕТИСТ) цифровых, аналоговых или гибридных устройств в вариантах для DOS и для WINDOWS.

4. Программные модели логических элементов, разнообразных функциональных узлов комбинационного типа, узлов с памятью, дискретных аналоговых компонентов (резистора, конденсатора, диода, транзистора), микросхем комплекта КМ1804 для приборов специального назначения, однокристальных микроконтроллеров семейств МК48 и МК51, интегрированных процессоров МС68302, МС68332.

5. Диаграммы состояний Ф-моделей оборудования стандартного приборного интерфейса для целей формального синтеза устройств сопряжения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦ1Ш

По материалам диссертационной работы опубликовано 58 печатных работ, среди которых ! О депонированных рукописей, 3 авторских свидетельства:

1. Барашенков В.В., Липинский Г.В., Тимофеев А.О. Использование микропроцессоров в измерительных генераторах импульсов напряжения // Микропроцессорные сист.: Сб. ст. - Л.; 1979. - С.72-77.

2. Язык высокого уровня для измерительных приборов с встроенными микропроцессорами (микро ЭВМ) / В.В. Барашенков, Н.П. Бильгаева, А.Ф. Казак, А.О. Тимофеев // Упр. сист. и машины,- 1980. - N3. - С.44-46.

3. Тимофеев А.О. Элементы и узлы электронных вычислительных машин: Учеб. пособие/ Под ред. Е.П.Угрюмова. - Л.: ЛЭТИ, 1980. - 57с.

4. Теницкий Л.Г., Тимофеев А.О. Об одном способе кодирования состояний автомата управления// Автоматизация анализа и синтеза структур ЭВМ и вычисл. алгоритмов. - Омск, 1980. - С.153-155.

5. Параллельный сигнатурный анализатор, выполненный на НЛМ

/ Календарей A.C., Шумилов Л.А., Крысь А.И., Тимофеев А.О.; ЛЭТИ. -Л., 1980. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 5140-81.

6. Теницкий Л.Г., Тимофеев А.О. Проектирование автомата управления с предельным быстродействием// Изв. Ленингр. электротехн. ин-та.- Л., 1981-Вып.291С.47-50.

7. Измерительные генераторы с встроенными микропроцессорами / В.В.Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Липинский, А.О. Тимофеев

// Микропроцессоры в вычисл. и измер. техн.: Сб. ст. - Л., 1981. - С. 1—4. -Деп. в ВИНИТИ, № 1548-81.

8. Система программирования для микро-ЭВМ, встроенных в измерительные приборы/ В.В. Барашенков, Н.П. Бильгаева, А.Ф. Казак, И.Л.Сыромятникова, А.О. Тимофеев, А.Т. Трифонов // Микропроцессоры в вычисл. и измер. техн.: Сб. ст. - Л., 1981. - С. 5-10. - Деп. в ВИНИТИ, № 1548-81.

9. Тимофеев А.О., Федин А.Л.О выборе разрядности микропроцессора, встроенного в измерительный генератор // Микропроцессоры в вычисл. и измер. техн.: Сб. ст.-Л., 1981.-С. 11-13,- Деп. в ВИНИТИ, № 1548-81.

10. Смолов В.Б., Барашенков В.В., Тимофеев А.О. Проектирование специализированных микропроцессорных систем// Специализированные микропроцессорные системы: Сб. ст./ Урал. ДНТП. - Челябинск, 1981. -С.19.

11. Система программирования для приборов с микро-ЭВМ "Электроника-С5" / В.В. Барашенков, Н.П. Бильгаева, А.Ф. Казак, А.О. Тимофеев // Микропроцессорные сист.: Сб. ст./ ЛДНТП. - Л., 1981. - С.59-61.

12. Теницкий Л.Г., Тимофеев А.О. Генераторное устройство прибора с встроенной микро-ЭВМ: Тез. докл. науч.-техн. семинара «Специализированные микропроцессорные системы», Челябинск, 1981. -Челябинск, 1981.-С. 42.

13. Система программирования с интерпретатором для цифровых приборов с встроенными микропроцессорами (микро-ЭВМ) / Барашенков В.В., Бахарева Т.Г., Бильгаева Н.П., Казак А.Ф., Куперман М.Н., Трифонов А.Т, Тимофеев А.О. // УСИМ. - 1982. - N1. - С.76-78.

14. Барашенков В.В., Казак А.Ф., Тимофеев А.О. Комплекс алгоритмов решения задач структурного этапа проектирования ЭВМ: Учеб. Пособие

/ Под ред.В.Б.Смолова. - Л.: ЛЭТИ, 1982. - 75 с.

15. Липинский Г.В., Тимофеев А.О., Трифонов А.Т. Применение микроЭВМ в измерительных генераторах импульсов// Радиотехника. - 1983. - N5. - С.56-59.

16. Вулах М.Я., Тимофеев А.О. Проблемы проверки универсального интерфейса// Техн. средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника. - 1983. -Вып.1 (47). - С.77-90.

17. Барашенков В.В., Липинский Г.В., Тимофеев А.О. Микропроцессорные генераторы импульсов напряжения// Проектир. и применение сист. упр. на базе микропроцессоров и мини-ЭВМ: Сб. ст. / Моск. ин-т электронной техн.- М., 1983,- С.95-99.

18. Спивак Т.В., Теплинский C.B., Тимофеев А.О. Способ построения имитационных моделей дискретных устройств с использованием диаграмм состояний // Автоматизация проектирования в радиоэлектронике и вычисл. техн.: Материалы семинара: Сб. ст./ МДНТП. - М., 1984. - С.69-73.

19. Тимофеев А.О. Экономический эффект применения микропроцессоров в приборах//Микропроцессорные сист.: Сб. ст./ Урал. ДНТП. - Челябинск,, 1984. - С.104-105.

20. Тимофеев А.О. Организация моделирования устройств ЭВМ с учетом временных задержек// Изв. Ленингр. электротехн. ин-та. - Л., 1984-Вып.303. - С. 36-40.

21. Автоматизация проектирования структурных элементов ЭВМ: Учеб.пособие/ И.В. Герасимов, А. X. Мурсаев, C.B. Родионов, А.О. Тимофеев; Под ред. Е.П. Угрюмова - Л.: ЛЭТИ, 1984. - 80 с.

22. Тимофеев А. О. Функциональная модель технического устройства (Ф-модель) // Электрон, моделир,- 1985,- Т. 7, Вып. 1.- С. 86-91.

23. Тимофеев А. О. Способ создания программной модели функционального узла // Изв. Ленингр. электротехн. ин-та - Л., 1985,- Вып.364 - С. 58-62.

24. Комплекс программ моделирования цифровых

устройств/В.В.Барашенков, Т.В. Афанасьева, Т.В. Спивак, А.О. Тимофеев // Труды Всесоюз. н,- т. конф. "Проблемы создания и использования мини- и микро-ЭВМ".-Вильнюс, 1985,- М.,ИНЭУМ, 1985,-С.206-207.

25. Теплинский C.B., Тимофеев А О. Описание функций интегральных логических элементов последовательностями состояний// Моделир. вычисл. сист. и процессов: С5. ст.- Пермь, 1985- С.65-73.

26. Теплинский C.B., Тимофеев А.О. Анализ Ф-моделей идеализированных цифровых устройств - JL, 1985,- 38 с. - Деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения 26.07, № 2935.

27. Теплинский C.B., Тимофеев А.О. Построение Ф-моделей цифровых устройств - Л., 1985 - 45 с. - Деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения 26.07.85, № 2936.

28. Барашенков В.В., Теплинский C.B., Тимофеев А.О. Функциональные модели цифровых элементов для анализа корректности тестовых последовательностей // Обеспечение надежности и качества техн. сист. методами диагностики: Материалы семинара.-Челябинск, 1985 - С. 31.

29.Тимофеев А.О., Микаэль Ф.А. Поведенческая модель логического элемента// Автоматика и телемеханика - 1990.-№ 9 - С. 186-188.

30. Микаэль Ф.А., Тимофеев А.О. Композиция моделей функциональных узлов вычислительных устройств// Изв. Ленингр. электротехн. итг-та - Л., 1990 - Вып.423- С. 54-60.

31. Микаэль Ф.А., Тимофеев А.О. Автоматизация проектирования библиотечных моделей// Вычисл. техн. в автоматизир. сист. контроля и упр.: Межвуз. сб. науч. тр./ Пенз. политехи, ин-т,-Пенза, 1991,- Вып.21,- С. 29-31.

32. Тимофеев А.О. Автоматизация проектирования узлов и устройств ЭВМ: Учеб. пособие,- СПб.: ЭТИ, 1992,- 60 с.

33. Моделирование функциональных узлов вычислительных машин: Метод, указ. к лаб. работам/ Сост.: O.E. Блинков, А.Х. Мурсаев, A.M. Смирнов, А.О. Тимофеев, Е.П. Угрюмов, П.К. Ушаков/ Под ред. Е.П. Угрюмова и А.О Тимофеева,- СПб.: ТЭТУ, 1992. - 28 с.

34. Абу-Аргуб М.Х., Тимофеев А.О. Модели микросхем комплекта

КМ 1804// Проблемы развития радиотехники, электроники и связи: Тез. докл. 47 обл. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург, 6-9 апр.1992 г.- СПб., 1992,- С. 36.

35. Исследование триггеров в интегральном исполнении: Метод, указ. к лаб. работам/ Сост.: O.E. Блинков, А.Х. Мурсаев, A.M. Смирнов,

А.О. Тимофеев, Е.П. Угрюмов, П.К. Ушаков; Под ред. Е.П. Угрюмова и А.О Тимофеева; ТЭТУ,- СПб., 1993,- 24 с.

36. Абу-Аргуб М.Х., Тимофеев А.О. Модели микросхем комплекта КМ1804 для ШМ PC/AT // Проблемы развития радиотехники, электроники и связи: Тез. докл. 48 обл. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург., апр. 1993 г.-СПб., 1993,- С.88.

37. Мельникова С.Ю., Тимофеев А.О. Модели аналоговых компонентов вычислительных устройств // Проблемы развития радиотехники, электроники

и связи: Тез. докл. 48 обл. науч.-техн. конф, Санкт-Петербург, апр. 1993 г.- СПб., 1993- С.88.

38. Мельникова С.Ю., Тимофеев А.О. Модели компонентов вычислительных устройств// Известия СПбГЭТУ.- СПб., 1993,- Вып. 458-С.39-47.

39. Мельникова С.Ю., Тимофеев А.О. Модели сложных аналоговых компонентов вычислительных устройств // Проблемы развития радиотехники, электроники и связи: Тез. докл. 49 обл. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург., апр. 1994 г.- СПб., 1994.

40. Абу-Аргуб М.Х., Тимофеев А.О. Способ создания программных моделей компонентов микропроцессорного комплекта КМ 1804

// Проблемы развития радиотехники, электроники и связи: Тез. докл. 49 обл. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург., апр. 1994 г.- СПб., 1994 - С. 5.

41. Абу-Аргуб М.Х., Тимофеев А.О. Поведенческие модели элементов ми!фопроцессорного комплекта КМ1804 для ЮМ PC/AT// Известия СПбГЭТУ - СПб, 1994,- Вып. 476 - С. 3-9.

42. Мельникова С.Ю., Тимофеев А.О. Поведенческие модели аналоговых компонентов вычислительных схем для системы смешанного моделирования // Известия СПбГЭТУ - СПб, 1994 - Вып. 476 - С.9-16.

43. Мельникова С.Ю, Тимофеев А.О. Обобщенная структура моделей аналоговых компонентов для системы моделирования схем со смешанными сигналами / СПбГЭТУ - СПб., 1994.- 38с.- Деп. в ВИНИТИ 16.05.94, № 1208-В94.

44. Мельникова С.Ю, Тимофеев А.О. Модели дискретных аналоговых компонентов для системы моделирования схем со смешанными сигналами

/ СПбГЭТУ - СПб.,1994,- 44с.- Деп. в ВИНИТИ 16.05.94, № 1209-В94.

45. Тимофеев А.О, Траоре А.Б. Программные модели микропроцессоров Intel *86 // Проблемы развития радиотехники, электроники и связи: Тез. докл. 49 обл. науч.-техн. конф, Санкт-Петербург, апр. 1994 г.- СПб, 1994 - С. 5.

46. Тимофеев А.О, Траоре А.Б. Программные модели микропроцессоров Intel 80x80: Тез. докл. 50-й юбилейной науч.-техн. конф, посвященной 100-летию изобретения Радио, Санкт-Петербург, апр.1995 г.- СПб, 1995- С. 44.

47. Тимофеев А.О, Ушаков П.К. Формулирование требований к моделям однокристальных микроконтроллеров// Тез. докл. 50-й юбилейной науч.-техн. конф, посвященной 100-летию изобретения Радио, Санкт-Петербург, апр. 1995г.- СПб, 1995- С,44.

48. Тимофеев А.О, Траоре А.Б. Программная модель микропроцессора Intel 8086/ СПбГЭТУ,- СПб, 1995,- 36с.- Деп. в ВИНИТИ 28.02.95, № 542-В95. ,

49. Тимофеев А.О, Траоре А.Б. Анализ требований к моделям микропроцессоров семейства Intel 80x86/ СПбГЭТУ.- СПб, 1995- 56с - Деп. в ВИНИТИ 28.02.95, № 541-В95.

50. Тимофеев А.О., Головкова Е.Ю. Особенности системы АМЕТИСТ для моделирования электронных устройств// Автоматизация проектирования дискретных систем: Материалы межд. конф., Минск, 15-17 ноября 1995 г.Минск, 1995,- Том 1.-С. 85.

51. Тимофеев А.О., Ушаков П.К. Модели однокристальных микроконтроллеров// Автоматизация проектирования дискретных систем: Материалы межд. конф., Минск, 15-17 ноября 1995г.— Минск, 1995 - Том 1-С.64.

52. Тимофеев А О, Ушаков ПК. Разработка требований к моделям однокристальных микроконтроллеров// Известия СПбГЭТУ. - 1995,- вып. 489,- С. 83-87.

53. Мартынов O.E., Тимофеев А.О, Ушаков П.К. Программные средства для моделирования контроллеров фирмы Моторола// Диагностика, информатика, метрология, экология, безопасность - 96: Тез. докл. н.-т. конф., Санкт-Петербург, 25-27 июня 1996 г. - СПб., 1996.- С.191.

54. Мартынов O.E., Тимофеев А.О, Ушаков П.К. Методика создания программных моделей микроконтроллеров// Диагностика, информатика, метрология, экология, безопасность - 96: Тез. докл. н.-т. конф., Санкт-Петербург, 25-27 июня 1996 г.- СПб., 1996,- С. 192-193.

55. Мартынов O.E., Тимофеев А.О, Ушаков П.К. Программные средства для моделирования контроллеров фирмы Моторола// Автоматизация проектир.я дискретных сист.: Материалы II междунар. конф., Минск, 12-14 ноября 1997 г.- Минск, 1997,- Т. 3,- с.201-208.

56. A.c. 1026294 СССР, МКИ НОЗ К4/02. Генератор ступенчатотрапецеидального напряжения/ В.В. Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Лишшский, Ю.Т. Минкевич, Л.Г. Теницкий, А.О.Тимофеев (СССР). -

N 3405259; Заявл. 09.03.82; Опубл. 30.06,83, Бюл.. N 24 - 6 с.

57. A.c. 1034160 СССР, МКИ НОЗ КЗ/64. Генератор серии прямоугольных импульсов/ В.В. Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Липинский, Ю.Т. Минкевич, Л.Г. Теницкий, А.О.Тимофеев (СССР).-N 3425565; Заявл. 25.02.82; Опубл. 07.08.83, Бюл. N 29,- 4 с.

58. A.c. 1228232 СССР, МКИ НОЗ КЗ/84. Многоканальный генератор последовательностей импульсов/ В.В. Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Липинский, B.C. Ляшенко, А.О.Тимофеев (СССР).-N 3656450; Заявл. 27.10.83; Опубл. 30.04.86, Бюл. N 16 - 10 с.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ С МИКРОПРОЦЕССОРАМИ.

1.1. Отечественные генераторы с микропроцессорами.

1.2. Обобщенная структура приборов.

1.3. Выводы и результаты.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

2.1. Алгоритм проектирования.

2.2. Влияние микропроцессора на структуру прибора.

2.3. Требования к системе моделирования приборов.

2.4. Причины разработки новой системы моделирования.

2.5. Выводы и результаты.

3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИБОРА.

3.1. Система программирования с интерпретатором.

3.2. Язык высокого уровня для измерительных приборов.

3.3. Выводы и результаты.

4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ (Ф-МОДЕЛЬ) ТЕХНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА.

4.1. Общая характеристика Ф-модели.

4.2. Основные понятия и определения.

4.3. Модель логического повторителя.

4.4. Виды Ф-моделей.

4.5. Формы задания.

4.6. Переходы между формами.

4.7. Параметризация.

4.8. Методическая ошибка.

4.9. Отражение свойства фильтрации.

4.10. Отражение свойства задержки.

4.11. Применение Ф-моделей.

4.12. Композиция моделей.

4.13. Алгоритмы композиции.

4.14. Декомпозиция моделей.

4.15. Преобразования моделей.

4.16. Построение Ф-модели по граф-схеме микропрограммы.

4.17. Построение Ф-модели по временным диаграммам.

4.18. Выводы и результаты.

5 АЛГОРИТМЫ И СРЕДСТВА ДЕТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

5.1. Базовые решения системы моделирования АМЕТИСТ.

5.2. Система моделирования электронных устройств АМЕТИСТ.

5.3. Организация моделирования устройств с учетом задержек.

5.4. Программы, имитирующие библиотечные элементы.

5.5. Хранение состояний.

5.6. Представление модельного времени.

5.7. Принципы построения моделей аналоговых компонентов.

5.7.1. Общие сведения.

5.7.2. Эквивалентная схема компонента и окружающей среды

5.7.3. Схема замещения моделируемого компонента.

5.7.4. Шаг моделирования.

5.8. Ввод описания устройства.

5.9. Алгоритмы трассировки.

5.9.1. Алгоритм трассировки с двумерными массивами.

5.9.2. Алгоритм трассировки с динамическими массивами.

5.10. Выводы и результаты.

6. МОДЕЛИ КОМПОНЕНТОВ ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫХ ПРИБОРОВ.

6.1. Методика разработки модели.

6.2. Модели логических элементов.

6.3. Модели функциональных узлов комбинационного типа.

6.4. Модели функциональных узлов с памятью.

6.5. Модель резистора.

6.6. Модель конденсатора.

6.7 Модель индуктивности.

6.8. Модель диода.

6.9. Модель биполярного транзистора.

6.10. Результаты экспериментов с моделями аналоговых элементов

6.11. Модель генератора синусоидальных сигналов.

6.12. Модели микропроцессорного комплекта 1804.

6.13. Модели однокристальных микроконтроллеров.

6.14. Модели контроллеров МОТОРОЛЫ.

6.15. Модель транспьютерного узла для исследования параллельной вычислительной системы.

6.16. Выводы и результаты.

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЛОКОВ ПРИБОРА.

7.1. Описание интерфейсных функций на языке Ф-моделей.

7.2. Метод синтеза схем по их Ф-моделям.

7.3. Проверка устройства сопряжения с КОП.

7.3.1. Проверка совместимости устройств.

7.3.2. Способ синтеза тестов для интерфейсных функций.

7.3.3. Проверка операционной совместимости.

7.4. Метод синтеза микропрограммных автоматов.

7.5. Синтез динамических тестов.

7.6. Выводы и результаты.

Диссертационная работа имеет своей целью разработку методов и средств проектирования программно-управляемых приборов, имеющих в своем составе микропроцессоры. Такие приборы появились в числе первых в классе Г5 приборов - радиоизмерительных генераторов импульсов напряжения.

Радиоизмерительные генераторы импульсов напряжения применяются в системах управления, а также, в производстве элементов и устройств вычислительной техники. Радиоизмерительные генераторы импульсов напряжения относятся к массовым измерительным приборам высокого уровня сложности; годовой выпуск таких приборов достигает нескольких десятков тысяч штук.

Результаты данной работы использовались при разработке радиоизмерительных генераторов импульсов напряжения и генераторов последовательностей сигналов Г5-79, Г5-80, ГК5-83 [1] - первых отечественных программно-управляемых приборов с микропроцессорами и микроЭВМ. Разработка указанных приборов выполнялась согласно постановлениям правительства, что дало возможность применять в приборах новейшие интегральные схемы. В разработке приборов автор принимал участие в качестве ответственного исполнителя НИР. В связи с пионерским характером внедрения результатов диссертационная работа претендует на решение научно-технической задачи, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Применение микропроцессоров в радиоизмерительных приборах привело к скачкообразному улучшению их эксплуатационных и потребительских свойств, но как следствие, к заметному усложнению проектных работ. При проектировании прибора появились новые задачи по вводу и обработке информации, получаемой от пользователя, по выводу информации как для пользователя, так и передаваемой в другие приборы, по управлению и взаимодействию блоков прибора. Если бы функции приборов остались без изменения, то применение микропроцессоров упростило бы их структуру и проектирование. Однако открывшиеся функциональные возможности подстегнули фантазию разработчиков, и за счет скачка в сервисных функциях и отобразительных возможностях современные радиоизмерительные приборы с микропроцессорами уже несравнимы по сложности со своими предшественниками. Практическая реализация генераторов Г5-80 (многоканальный генератор кодовых последовательностей импульсов напряжения) и ГК5-83 (генератор псевдослучайных последовательностей импульсов напряжения) стала возможной только на основе встроенных микроЭВМ.

Вместе с микропроцессором в приборы данного класса "проникли" цифровые интегральные схемы; они стали активно применяться и в генераторной части прибора, работающей в реальном времени. Вместе с элементной базой изменились структурные решения в сторону заимствования их от вычислительной техники, и поэтому современный радиоизмерительный генератор импульсов напряжения вполне можно рассматривать как специализированную ЭВМ.

Применение микроЭВМ в генераторах импульсов позволило в корне изменить прежнее взаимодействие оператора с прибором. Внешне это выразилось в отказе от многопозиционных кодовых и галетных переключателей и верньеров, которых заменили клавиши и сначала светодиоды и сегментные индикаторы, а затем и дисплей. Программная обработка позволила перерабатывать информацию такого объема и содержания, которую раньше было нецелесообразно обрабатывать из-за больших аппаратных затрат.

При традиционном методе построения измерительных приборов защита от некорректного набора осуществлялась специальными схемами. При использовании микроЭВМ в общем случае такие схемы не требуются, так как микроЭВМ рассчитывает допустимые соотношения между параметрами и, если соотношения не выполняются, информация не поступает в исполнительный генераторный блок, а оператору сообщается о допущенной ошибке.

Встроенные микроЭВМ позволили реализовать новые для данного класса приборов функции - функции самодиагностики, заметно облегчающие эксплуатацию приборов.

МикроЭВМ в генераторах позволила не только значительно расширить функциональные возможности приборов, но и в то же время упростить измерительную (генераторную) часть генератора. Так в генераторе Г5-79 измерительную часть удалось свести к двум узлам: к делителю частоты с переменным коэффициентом деления (ДГЖД) и к цифроаналоговому преобразователю (ЦАП) с выходным усилителем. В результате в малогабаритном футляре 305x160x305 мм удалось разместить генератор, в котором совмещены функции трех предыдущих генераторов Г5-49, Г5-50 и Г5-63 со значительным расширением временного диапазона.

Естественно, что усложнение приборов привело к росту стоимости ошибки проектирования. Отсюда происходит стремление к более детальному анализу проекта и необходимость разработки новых средств проектирования и, в частности, средств автоматизированного проектирования [2-7].

Согласно действующим стандартам сроки проектирования радиоизмерительных приборов могут изменяться в нешироких пределах. Однако переход к рыночным отношениям изменит это положение и в конкурентной борьбе сроки проектирования будут иметь большое значение. Поэтому в конкретное стоимостное выражение превратятся те методы, приемы, способы, которые сокращают сроки проектирования прибора.

Положения, выносимые на защиту:

1) Включение этапа выбора микропроцессора и этапа моделирования в алгоритмы проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами (микроЭВМ) на стадиях эскизного и технического проектов.

2) Требования к системе детального моделирования генераторов импульсов напряжения.

3) Состав символьного языка программирования (языка СПРИНТ) для программно-управляемых генераторов импульсов напряжения.

4) Модель технического устройства, названная функциональной, или Ф-моделью, описывающая возможные изменения состояния устройства с привлечением временных предикатов. Алгоритмы и правила преобразований и построения моделей.

5) Метод синтеза схемы устройства по его Ф-модели. Метод синтеза микропрограммных автоматов управления через их Ф-модели.

6) Базовые решения системы моделирования, а именно:

- способ вывода данных о состоянии модели компонента;

- метод децентрализованной обработки временной задержки и фильтрации непосредственно в моделях базовых элементов.

- способ расчета состояния модели в две фазы;

- метод моделирования аналоговых устройств путем взаимодействия автономных моделей аналоговых компонентов;

- алгоритм трассировки межсоединений.

7) Порядок проверки функциональной совместимости приборов, имеющих устройство сопряжения с каналом общего пользования.

8) Способ синтеза проверяющего теста по диаграмме состояний интерфейсной функции.

9) Машинноориентированный метод синтеза динамических тестов для проверки блоков приборов.

Новизна результатов исследования определяется прежде всего новизной объектов проектирования - программно-управляемых генераторов импульсов напряжения. Большинство из предложенных методов и средств проектирования указанных приборов - это модификация методов и средств проектирования, применявшихся для вычислительных устройств. Существенно новыми являются базовые решения для системы моделирования электронных устройств АМЕТИСТ и метод синтеза динамических тестов.

Апробация результатов работы.

Результаты докладывались на следующих конференциях:

- от ХХХП до ХЫ1 научно-технической конференции ЛЭТИ, с 1979 по 1988 г.

- научно-технические конференции ЛЭТИ,1990 и 1992 г.

- научно-техническом семинаре «Микропроцессорные системы», 10-11 марта 1981 г., Ленинград.

- всесоюзном научно-техническом семинаре «Специализированные микропроцессорные системы»,Челябинск, 1981.

- всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания и использования мини- и микро-ЭВМ", 1985, Вильнюс.

- региональном научно-техническом семинаре "Программное обеспечение мини- и микро-ЭВМ", 1986, Свердловск.

- областной научно-технической конференции по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи, 13-17 апреля 1987 г., Ленинград.

- зональной научно-технической конференции "Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА", 1989, Пенза.

- 47-ой областной научно-технической конференции "Проблемы развития радиотехники, электроники и связи", 6-9 апреля 1992 г., Санкт-Петербург.

- 48-ой областной научно-технической конференции "Проблемы развития радиотехники, электроники и связи", посвященной Дню Радио, апрель 1993 г., Санкт-Петербург.

- 49-ой областной научно-технической конференции "Проблемы развития радиотехники, электроники и связи", посвященной Дню Радио, апрель 1994 г., Санкт-Петербург.

- 50-ой юбилейной научно-технической конференции, посвященной 100-летию изобретения Радио, апрель 1995 г., Санкт-Петербург.

- международной конференции «Автоматизация проектирования дискретных систем - CAD DD'95», 15 - 17 ноября 1995 г., Минск.

- научно-технической конференции «Диагностика, информатика, метрология, экология, безопасность - 96», 25 - 27 июня 1996 г., Санкт-Петербург.

- второй международной конференции «Автоматизация проектирования дискретных систем - CAD DD'97», 12-14 ноября 1997 г., Минск.

Внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы использовались в ходе выполнения научно-исследовательских работ с 1977 года с предприятием КБ «Импульс», при выпуске приборов на двух предприятиях России, в учебном процессе на кафедрах Электротехнического Университета и других вузов.

Новизна и полезность технических решений на уровне структур приборов подтверждена 3 авторскими свидетельствами СССР.

С целью автоматизированного проектирования приборов под руководством автора и при его активном непосредственном участии разработана система моделирования электронных устройств АМЕТИСТ. Вследствие быстрого прогрес-. са в инструментальных ЭВМ система АМЕТИСТ существует на языке ФОРТРАН для ЭВМ СМ-3, СМ-4, СМ-1420, «Электроника-85» с операционной системой ОС-PB и на языках С и С++ для ЭВМ типа IBM PC с операционными системами DOS и WINDOWS.

Система моделирования электронных устройств АМЕТИСТ была передана по договорам о научно-техническом содружестве в п/я В-2954, НПО «Марс», Ижевский механический институт, ЦКБ ГМП, Новосибирский электротехнический институт, НПО «Дальняя связь», Университет телекоммуникаций.

7.6. Выводы и результаты

1. Диаграммам состояний функций приборного интерфейса сопоставлены диаграммы состояний Ф-моделей интерфейсного оборудования, что позволяет достаточно формально синтезировать оборудование устройства сопряжения.

2. Предложен метод синтеза схем устройства по их Ф-моделям. В качестве примера для интерфейсной функции П (приемник) синтезирована известная схема, не синтезируемая "классическим" методом.

3. Рассмотрены проблемы проверки спроектированного прибора с устройством сопряжения с КОП. В результате исследования взаимосвязей интер

215 фейсных функций предложен порядок проверки функциональной совместимости приборов. Предложен способ синтеза проверяющего теста по диаграмме состояний интерфейсной функции. Приводятся рекомендации общего характера для проверки операционной совместимости приборов.

4. Предложен метод синтеза микропрограммных автоматов через их Ф-модели в порядке следования этапов, совпадающих с этапами синтеза «классических» автоматов, однако, прямой учет тактового сигнала позволяет увидеть более экономное решение.

5. Предлагается новый машинноориентированный метод синтеза динамических тестов, использующий правила обратного прослеживания Дейкстры для верификации программ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дополнительный материал по применению и развитию Ф-моделей вычислительных устройств можно почерпнуть из неупоминавшихся ранее диссертационных работ С.В.Теплинского, Л.А.Суровягиной, А.Б.Траоре, В.А.Скворцова, М.В.Савина [89 - 93].

Изложенные технические решения, касающиеся структур генераторов импульсов напряжения, защищены авторскими свидетельствами СССР [94,95,96].

Теоретические результаты диссертационной работы:

1. Алгоритмы проектирования программно-управляемых генераторов импульсов напряжения с микропроцессорами (микроЭВМ) на стадиях эскизного и технического проектов и стадии рабочей документации. Требования к системе детального моделирования генераторов импульсов напряжения.

2. Алгоритмы функционирования системы программирования в составе символьного языка программирования (языка СПРИНТ) и интерпретатора для программно-управляемых генераторов импульсов напряжения, которая (система) обеспечивает сокращение сроков проектирования и объема программы прибора.

3. Модель технического устройства, названная функциональной, или Ф-моделью, описывающая возможные изменения состояния устройства с привлечением временных предикатов. Определения видов Ф-моделей, способы параметризации и вычисления методической ошибки. Алгоритмы и правила преобразований и построения моделей, сокращающие объем вычислений.

4. Метод синтеза схемы устройства по его Ф-модели, порождающий схемы* с времязадающими элементами (задержками, одновибраторами и т.п.). Метод синтеза микропрограммных автоматов управления через их Ф-модели, позволяющий получать более экономичные схемы.

5. Базовые решения системы моделирования, а именно:

- способ вывода данных о состоянии модели компонента;

- метод децентрализованной обработки временной задержки и фильтрации непосредственно в моделях базовых элементов;

- способ расчета состояния модели в две фазы;

- метод моделирования аналоговых устройств путем взаимодействия автономных моделей аналоговых компонентов;

- алгоритм трассировки межсоединений.

Методика создания программной библиотечной модели.

6. Порядок проверки функциональной совместимости приборов, имеющих устройство сопряжения с каналом общего пользования, и способ синтеза проверяющего теста по диаграмме состояний интерфейсной функции.

7. Новый машинноориентированный метод синтеза динамических тестов для проверки блоков приборов.

Практические результаты диссертационной работы:

1. Первые отечественные программно-управляемые генераторы импульсов напряжения с микропроцессорами - генераторы Г5-79, Г5-80, ГК5-83 - со структурами на уровне изобретения.

2. Система программирования в составе символьного языка программирования СПРИНТ и интерпретатора.

3. Система детального моделирования (система АМЕТИСТ) цифровых, аналоговых или гибридных устройств.

4. Программные модели логических элементов, разнообразных функциональных узлов комбинационного типа, узлов с памятью, дискретных аналоговых компонентов (резистора, конденсатора, диода, транзистора), микросхем комплекта КМ1804 для приборов специального назначения, однокристальных

218 микроконтроллеров семейств МК48 и МК51, интегрированных процессоров МС68302, МС68332.

5. Описание стандартного приборного интерфейса диаграммами состояний Ф-моделей оборудования для целей формального синтеза устройств сопряжения.

1. Каталог "Изделия промышленности средств связи". Серия 1. Радиоизмерительные приборы,- М.: ЦООНТИ "ЭКОС", 1989,- 220 е.- ( Тематический выпуск "Радиоизмерительные приборы '90/91" / 26-е изд., исправ. и дополн.).

2. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем М.:, Высш. школа, 1986 - 304с.

3. Автоматизированное проектирование цифровых устройств/

4. С.С. Бадулин, Ю.М. Барнаулов, В.А. Бердышев и др.; Под ред. С.С. Бадулина-М.: Радио и связь. 1981- 240с.

5. Баранов С.И. Автоматизация проектирования цифровых устройств. М.: Радио и связь, 1979 264с.

6. Теория и методы автоматизации проектирования вычислительных систем/ Под ред. М. Брейера М.: Мир,1977.

7. Автоматизация проектирования аналогово-цифровых устройств/ Э.И. Гитис,Б.Л. Собкин, С.А. Ильюшин и др. / Под ред. Э.И. Гитиса М.: Энерго-атомиздат, 1987 -210с.

8. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ М.: Высш. школа, 1987.-318 с.

9. Микро-ЭВМ "Электроника С5" и их применение / М.П.Гальперин, В.Я.Кузнецов, Ю.А.Масленников и др.; Под ред. В.М.Пролейко- М.: Сов. радио, 1980.-157 с.

10. Генератор кодовых последовательностей с применением микроЭВМ "Электроника С5-1Г/К. К. Князев, И. А. Левина, Г. В. Липинский и др. // Электрон. промышленность 1978, № 5 - С. 51-52.

11. Казаринов Ю.М. Номоконов В.Н. Филипов Ф.В. Применение микропроцессоров и микроЭВМ в радиотехнических системах,- М.: 1988-207с.

12. Пролейко В. М. Развитие микропроцессоров, микроЭВМ и систем на их основе// Электрон, промышленность 1979, № 11-12 - С. 3-6.

13. Майоров С.А., Новиков Г.И. и др. Проектирование цифровых вычислительных машин/ Под ред. С.А. Майорова-М.: Высш. школа., 1972-344с.

14. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы: Учебн.пособие для вузов /Под ред. В.Б.Смолова М.: Радио и связь, 1981.- 328 с.

15. Специализированные ЦВМ: Учебник для вузов/ В.Б. Смолов,

16. B.В.Барашенков, В.Д. Байков и др./ Под ред. В.Б.Смолова.-М.: Высшая школа, 1981.-279 с.

17. Барашенков В.В. Интерпретация операторных схем алгоритмов.-Л.: ЛЭТИ, 1978.

18. Дьяконов В. Система моделирования аналоговых электронных схем Micro-CAP III // Монитор-Аспект 1994.- Вып. 1- С. 38-44.

19. Дьяконов В. Система макромоделирования логических схем MicroLogic // Монитор-Аспект 1994- Вып.1- С. 46-50.

20. Разевиг В. Design Center для Windows // Монитор-Аспект 1994-Вып.1- С. 52-58.

21. Масалович А.И. P-CAD для любых плат// Интеркомпьютер-N2,19901. C. 33-36.

22. Разевиг В. Пакет программ моделирования цифровых устройств DDL // Монитор-Аспект 1994- Вып. 1.- С. 69-73.

23. Анисимов В.И., Скобельцын К.В. Диалоговая интегрированная САПР электронных схем ДИСП // Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении: Межвуз. сб. науч. тр.- СП6Д994.-С.З-8.

24. Автоматизированная система моделирования и диагностики цифровых устройств/ Ю.А.Скобцов, Г.Г.Пономаренко и др.// Управляющие системы и машины,- 1988,- № 2,- С. 11-16.

25. Армстронг Дж. Моделирование цифровых систем на языке VHDL М.: Мир, 1992.- 174 с.

26. Миллер Д., Миранкер Г. Система с терминалами, на порядок уменьшающая время логического проектирования// Электроника. Т.55, N18, 1982-С.41—48.

27. Milne В. Logic Simulation on Personal Computers: Friend or Foe// Electronic Design, N5, 1988.- C.50-58.

28. Иванников А.Д. Моделирование микропроцессорных систем М.: Энергоатомиздат, 1990.- 144с.

29. Горбачев А.О. Системы и средства логического моделирования СБИС// Обзоры по электронной технике. Сер.З. Микроэлектроника. ЦНИИ "Электроника", Вып.5 (1377), 1988.- 61с.

30. Валов A.A., Герасимов И.В., Степашкин Г.И. Комплекс алгоритмов решения задач логического этапа проектирования ЭВМ-JI.: ЛЭТИ, 1981.-100 с.

31. Завьялова Т.Л., Леонтьев К.П., Пасечник Т.С. Система функционально-логического моделирования ЦУ// Обмен опытом в радиопром. Вып.4,1983-С.16-19.

32. Видуецкий А.Е., Шендерович Ю.И. Программное обеспечение логического моделирования и построения тестов контроля больших интегральных схем// Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника, Вып.4 (76), 1978 С.55-64.

33. Аврашков П.П., Беляков Ю.Н., Наумов В.Н. и др. Система логическо-топологического проектирования заказных матричных БИС// Микроэлектроника и полупроводниковые приборы/ Под ред. A.A. Васенкова,

34. Я.А. Федотова Вып.9,- М.: Радио и связь, 1984- С.260-269.

35. Гани Л. Система моделирования на языке VHDL// Электроника 1990, №2,-С. 84-85.

36. Гош Д. Программа быстрого моделирования сложных ИС// Электроника.-1990, №21,-С. 4-5.

37. Маклауд Д. Система смешанного моделирования аналого-цифровых схем// Электроника 1988, №11.- С. 25-27.

38. Милн Б. Модернизированная программа схемного моделирования, предназначенная для проектирования комбинированных схем// Электроника.-1988, № 22,- С. 41-44.

39. Бергхаузер Т., Шлив П. Система автоматизированного проектирования AutoCAD/ Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1989. 256с.

40. Климович Г.И., Лобков С.Н. Автоматизация проектирования моделей БИС в среде пакета программ СКТ02// Управляющие системы и машины.- Вып.1, 1993. С.26-34.

41. Micro-CAP and Micro-Logic// Byte.- Vol.11, N6,1986,- C.186.

42. Смородинский А., Воскресенский А., Ансилевский С. Отладчики программ для MS-DOS// Компьютер пресс N10,1991. С.37-45.

43. Nestor J.A., Thomas D.E. Defining and Implementting a Multilevel Design Representation with Simulation applications// Proc.l9th ACM IEEE Design Automation Conf., Las Vegas, June 14-16 1982,- N4.,1982,- C.740-746.

44. Armstrong J.R., Gupta A.K. Functional Logic Modeling and Simulation on PC// IEEE Microprocess. Forum. Atlantic City N.J., Apr.24 1985- Md., 1985-C.133-135.

45. Баталов Б.В., Русаков С.Г., Савин В.В. Пакет прикладных программ автоматизации схемотехнического проектирования для персонального компьютера//Микропр. системы и сети-1988, №4-С. 63-66.

46. Васко Д.А., Уейер Д. Система моделирования, позволяющая быстро анализировать компромиссные варианты построения микропроцессорных машин// Электроника,- 1990, №20.- С. 27-35.

47. Ковалев Е.К., Костик B.C., Могильников Н.Ф., Руденко A.A. Диалоговый комплекс программ многоуровневого логического моделирования цифровых БИС на мини-ЭВМ// Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника. Вып.1 (117), 1986.-С.31-44.

48. Клиффорд Б. Системы автоматизированного проектирования, ускоряющие моделирование благодаря применению реальных ИС// Электроника,Т.57, N5,1984.-С.3^1.

49. Гудинаф Ф. Новое поколение средств смешанного моделирования// Электроника 1988.-N22,- С. 17-21.

50. Белл Д.Дж. Трудности и успехи на пути автоматизации проектирования аналоговых схем// Электроника 1988, №22 - С. 22-23.

51. Поса Дж. Программирование микрокомпьютерных систем на языках высокого уровня// Электроника, Т. 52, №2, 1978 С. 22-32.

52. Глушков В. М. Синтез цифровых автоматов М.: Физматгиз, 1962. -476 с.

53. Астановкий А.Г., Варшавский В.И., Мараховский В.П. Апериодические автоматы/ Под ред. В.И. Варшавского М.: Наука, 1976- 424с.

54. Левин В. И. Динамика логических устройств и систем М.: Энергия, 1980.- 224 с.

55. Richter М. Das Zustandsdiagramm und seine Anwendung beim IES -Bus// Elektronik.- 1911.- Heft 2,- C. 55-58, 71.

56. IEEE 488-1975. IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation .- New York, Publ. IEEE, 1975.

57. ГОСТ 26.003-80. ЕССП. Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией. Требования к совместимости М.: Издательство стандартов,1985- 109 с.

58. Мелихов А. Н. Ориентированные графы и конечные автоматы М.: Наука, 1971.-416 с.

59. Микаэль Ф.А., Тимофеев А.О. Композиция моделей функциональных узлов вычислительных устройств // Изв. Ленингр. электротехн. ин-та- JL, 1990 Вып.423 - С. 54-60.

60. Микаэль Ф.А. Исследования и разработка методов автоматизированного проектирования библиотечных моделей цифровых устройств: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05.-Л.: ЛЭТИ, 1992.- 156 с.

61. Барашенков В В. Анализ и преобразование операторных схем алгоритмов: Учеб. пособие.-Л.: ЛЭТИ, 1979.- 103 с.

62. Ильин В.Н. Машинное проектирование электронных схем.- М.: Энергия, 1972.-280 с.

63. Ильин В.Н. Математическое моделирование радиоэлектронных устройств- М.: Энергия, 1974 195 с.

64. Мельникова С.Ю. Разработка и исследование средств смешанного моделирования вычислительных устройств: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05-СПб.: ЭТУ, 1995.-249 с.

65. Ватанабэ М., Асада К., Кани К.Оцуки Т. Проектирование СБИС/ Пер. с японск.; Под ред. Л.В. Поспелова М.: Мир, 1988.- 304 с.

66. Киносита К., Асада К., Карацу С. Логическое проектирование СБИС/ Пер. с япон.- М.: Мир, 1988. 309с.

67. Миллер Р. Теория переключательных схем. Т.2. Последовательные схемы и машины М.: Наука, 1971 - 264 с.

68. Тимофеев А.О. Функциональная модель технического устройства (Ф-модель) // Электронное моделирование 1985 - Т. 7, Вып. 1- С. 86-91.

69. Автоматизация проектирования структурных элементов ЭВМ: Учеб.пособие / И.В. Герасимов, А. X. Мурсаев, C.B. Родионов, А.О. Тимофеев; Под ред. Е.П. Угрюмова.- Л.: ЛЭТИ, 1984,- 80 с.

70. Разевиг В. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ/ Под ред. Г.М. Веденеева М.: Радио и связь, 1992.-72 с.

71. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник: В 2 т./ Б.Б. Абрайтис, H.H. Аверьянов, А.И. Березенко и др.; Под. ред. В.А. Шахнова М.: Радио и связь, 1988 - Т. 2 - 367 с.

72. Абу-Аргуб М.Х. Разработка и исследование моделей компонентов микропроцессорных систем с разрядно-модульной организацией: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05.- С.Пб.: ЭТУ, 1994,- 282 с.

73. Измерители частотно-временных параметров сигналов на базе ОЭВМ серии К1816 / К.А. Глушенко, Н.В. Кирианаки, О.Б. Котыло, С.Ю. Юриш // Микропроцессорные средства и сист.- 1988 N6- с. 17-21.

74. Орестов Ю.А., Бобылев В.Н. Программируемый микроконтроллер на базе КР1816ВЕ31//Микропр. средства и сист.- 1989 N5- с. 44-48.

75. Универсальный контроллер на базе ОЭВМ КР1816ВЕ51 / В.А. Корнев, Э.М. Пройдаков, H.H. Щелкунов, А.П. Дианов // Микропроцессорные средства и системы,- 1989,-N1,-с. 17-20.

76. Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники / Пер. с нем. М.: Мир, 1982. - 302с.

77. Вулах М.Я., Тимофеев А.О. Проблемы проверки универсального ин-терфейса//Техн. средств связи.Сер. Радиоизмер.техн.-1983.-Вып.1(47).-С.77-90.

78. Баранов С.И., Синев В.Н. Автоматы и программируемые матрицы.1. Минск: Высш. школа, 1980.

79. Roth J.P. Diagnosis of automata failures: A calculus and a method// IBM J. Res. Develop.- 1966.- Vol. 10, July.- C. 278-291.

80. Putzolu, Roth J.P. A Heuristic Algorithm for the Testing of Asinchronous Circuits// IEEE Trans, on Computers 1971.- Vol. C-20, June - C. 639-647.

81. Muth P. A Nine-Valued Circuit Model for Test Generation// IEEE Trans, on Computers.- 1976,- Vol. C-25, June.- C. 630-636.

82. Mallela S., Wu S. A Sequential Circuit Test Generation System// Proc. ITC, IEEE Computer Sociaty Press, Los Alamos, Calif., 1985, h. 57-61.

83. Ma H.K., Devadas S., Newton A.R., Sangiovanni-Vincentelli A. Test Genegation for Sequential Circuit// IEEE Trans, on Computer-Added Design 1988 - Vol. 7, Oct.- C. 1081-1093.

84. Cheng W., Charakraborty T. Gentest: An Automatic Test-Generation System for Sequential Circuit// Computer.- 1989.- Apr.- C. 43-49.

85. Chosh A., Devadas S. Test Generation and Verification for Highly Sequential Circuit// IEEE Trans, on Computer-Added Design.-l991 .-Vol. 10,May,-C. 652-667.

86. ДейкстраЭ. Дисциплина программирования -M.: Мир, 1978- с.

87. Аникин А.В., Михалев А.Г., Хохловский В. Н. Верификация проектов вычислительных устройств на основе определения слабейших предусловий // Электронная техника. Сер. 8,.- 1988.-Вып.5(132).- С. 58-69.

88. Аникин А.В. Развитие и использование методов верификации проектов аппаратуры вычислительных машин: Дис. канд. техн. наук: 05.13.13-JI.: ЛЭТИ, 1989,- 177 с.

89. Горянкин A.B. Верификация проектов аппаратных средств ЭВМ на основе параллельных описаний: Дис. канд. техн. наук: 05.13.13,— Л.: ЛЭТИ, 1992.-173 с.

90. Теплинский C.B. Модели и методы логико-временного анализа цифровых узлов и устройств: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05-Л.: ЛЭТИ,1985 192 с.

91. Суровягина Л.А. Исследование функционирования и оценка структур устройств управления внешними запоминающими устройствами: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05.-Л.: ЛЭТИ, 1984.-254 с.

92. Траоре А.Б. Разработка и исследование программных моделей микропроцессоров Intel 80x86: Дис.канд.техн.наук:05.13.05.-СПб.ТЭТУ,1995.-151 с.

93. Скворцов В.А. Разработка метода аппаратно-программной реализации функций интерфейса в микропроцессорных устройствах информационно-измерительных систем: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05- Л.: ЛЭТИ, 1984 142 с.

94. Савин М.В. Организация и проектирование систем для логического моделирования дискретных устройств на основе автоматных Ф-моделей: Дис. канд. техн. наук: 05.13.05 Л.: ЛЭТИ, 1990.- 121 с.

95. A.c. 1026294 СССР, МКИ НОЗ К4/02. Генератор ступенчатотрапецеи-дального напряжения/ В.В. Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Липинский, Ю.Т. Минкевич, Л.Г. Теницкий, А.О.Тимофеев (СССР).- N 3405259; Заявл. 09.03.82; Опубл. 30.06.83, Бюл. N 24,- 6 с.

96. A.c. 1034160, МКИ НОЗ КЗ/64. Генератор серии прямоугольных импульсов/ В.В. Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Липинский, Ю.Т. Минкевич, Л.Г. Теницкий, А.О.Тимофеев (СССР).- N 3425565; Заявл. 25.02.82; Опубл. 07.08.83, Бюл. N 29,- 4 с.

97. A.c. 1228232, МКИ НОЗ КЗ/84. Многоканальный генератор последовательностей импульсов/ В.В. Барашенков, К.К. Князев, Г.В. Липинский, B.C. Ляшенко, А.О.Тимофеев (СССР).- N 3656450; Заявл. 27.10.83; Опубл. 30.04.86, Бюл. N 16,-10 с.