автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы структурной верификации в конструкторских задачах автоматизированного проектирования МЭУ

*ч ■ о

ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ "ЛЬВТВСЬКА ПОЛ1ТЕХН1КА'

На правах рукопису

МЕТОД И СТРУКТУРНО! ВЕРИФ1КАЦН В КОНСТРУКТОРСЬКИХ ЗАДАЧАХ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ МЕП

Спещалыйсть: 05.13.05. - Систем» автоматизаци нроектування

Автор сфер ат дисертацм на здобуття паукового ступени кандидата тсхшчних паук

ЛЬВ1В-199б

Дисертащя е рукописом.

Робота виконана на кафедр1 "Системи автоматизованого проектування" Державного университету "Льв1вськапол1техшка".

Науковий кер1вник : кандидат техшчних наук, доцент С.П. Ткаченко

Офщшш опоненти : доктор техшчних наук.професор

Недоступ Леошд Аврамович кандидат техшчних наук Гут 1ван 1ванович

Провщне шдириемство : СКБ МП ВО "М1кроприлад",м.Льв1В

Захист дисертацп вщбудеться " Щ" кв'иня 1996 року в 14.00 годин на заЫдашц спец!а;изованоТ ради К04.06.06 при Держанному уш»ерситет1 "Льв1вська шштехнжа" заадресою290646, м.Льв1в,вул. С.Бандери,12.

3 дисертащею можиа ознайомитись в науково-техшчшй б1блютеш ушверситету за адресою: 290646, м.Льв'т.вул.Профссорська 1.

Автореферат розюланий " березня 1996 року.

Вчений секретар спещал1зованоТ ради

к.т.11.

С.П.Ткаченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальт'сть проблеми. Процес проектування MEA складаеться з ряду етатв, при чому одним з найбкчьш трудомштких i ¡нформащйно насичених е етап конструкгорського проекгування MEA, що сл!дуе за етапом схемотехшчпого проектування i безпосередкьо передуе випуску конструкторсько! докумептацп па апаратуру, що проектуеться. На erani конструкгорського проектування виршуеться ряд наступних взаемопов'язаних задач: декомпозищя схем, размщення елементш, трасування з'еднань MEA i вериф1кащя результапв проектування.

Для гадвшцення надшносп, зменшення маси, габаритних po3MipiB, споживання потужност! та покращення ¡шиих техшко-економ^чних характеристик MEA як йазов! застосовуються м1кроелектронн1 вузли, ЯЖ1 е функщональшГ, конструктивно i технолопчно "заганченими м!кроелекгронними виробами, що мають TimoBi габаритш po3MÍpn, формопобудова яких визначаеться ступеней iirrerpauii i конкретним технолог! чиим npoaeqpM виготовлешш ¡нтегралыигх схем (1С) а бо пбридних ¡нтегральних схем (ПС). Натвпровщников1 1С е одним ¡з найпоширешших TuniD 1С з точки зору 1х застосування, частково тому, що вони е надшнимл i вспоено дешевимм. Але параметри пасивних елеменпв таких пристроГв можуть бути обмежешши пор^вняно невеликим диапазоном значеиь i для них важко витриматг By3bKi незк! допусшв. KpiM того, пасивн! елементи цих пристроГв мають портняно селику те(-шературну нестаб1льшсть. Пбридш ¡нтегралын схеми, з точки зору розробшпса М1кроелектронних пристрош (МЕП), в поргвнянт з натв-пров!дниковими, мають ряд переваг: забезпечуть широкий д1апазон номшал|в, б1льшу T04iiicTb i краиц електрнчн! характеристшш пасивних елементш, рад!ацшну, температурну i часову стабитъюсть, Подготовка персоналу для виробтщтва ПС е nopiaimno простою. Щ переваги i забезпечугать попит споживач1в МЕП на ¡нтегральн! схеми в пбридному внкона/nii, особливо при neoóxifluocri розробки спец1ал13оваш1х 1С, що складають 20% В1Д 1х загально! kí лъкосп.

Перевал! ПС, що включають високу точность вщтворюваносп параметра шнвкових елеменНв, ускладнення функцШ, що покладаються на МЕП, лостише зростання creneHi ¡нтеграци елемент^в i т. д. призводять, однак, до значного збшьшення термине íx проекгування. 3 друго! сторо»ш, можливосп використання досв)ду i 3fli6Hocri розробника приймати ефективн! тшекня дозволяють отримати тополопю з високою досконал1СТЮ. Однак, при такому тдходх неможливо уннкнутн помилок, власпших ручному або ¡нтерактивному проектуванню. Binya.iuie

виявления, "ручна" локал1защя 1 виправлення помилок в топологН МЕП, допущених при проектуванш 1 опиа вузл1в МЕП, здебьльшого р1вш по трудомкткост1 з проекгувакням цих же вузл1в. Кр1м того, у вже розроблених подсистем автоматизованого проектування топологи МЕП в режимах ¡нтерактивно! корекци топологи зде61льшого в1цсутш оперативний контроль по конструкгорсько-технолопчних обмежеинях( КТО.) 1 екв1Еалентиоси задано! 1 спроектовано! схем.

Виходячи з наведених причин можна зробити висновок, що необхщна автоматизащя операдш I процедур контролю проектування г верифжацн його результата, ям повинш забезпечити виконанпя зростаючого об'ему роб1т проекгно-технолопчного характеру в мнпмальш термши, з високою ямстю 1 мпЦмальними матер ¡альними витратами.

Проведен! в . даному напрямку досл^дження показують, що одною з можлмвостей радения проблеми, що виникла на сьогодш, е розробка 1 впровадження прогресивних методологи 1 метод1в проектування з врахуванням процедур вериф1кацП, що базуються на автантерактивному 1 автоматичному режимах, яю дозволяють розробнику ефективно керувати процесом проектування Г1С 1 ВГ1С.

Мета лисепташйно! роботи полягае в розробщ методики виконання операцш I процедур верифшацц результате конструкгорського проектування МЕП на баз1 системного подходу, а також розробщ адаптованих до об'егспв проектування метод1в, моделей, алгоритм1в перев1рки сисгеми КТО 1 встановлення вщпов1Дност1 спроектовано! топологи вх1днш принциповш схем1. '

Для досягнення основно! мети необхщно виршшти наступи! задач): В розробка 1 досл1дження методологи автоматизованого проектування, що

враховуе ранения задач структурно! вериф1каци МЕП; в розробка методики перевфки КТО;

в побудова модеЛ1 Топологи МЕП, яка враховувала б тополого-геометричш

особливосп компонента 1 специфику технологи виготовлення елемекпв; ■ розробка м&тодики перевфки вщпов1дносп тополога МЕП вхщнш принциповш

схем!; • •

В побудова моделей електрично! принципово! схеми 1 » радюелемснтш, як! б дали

можлишсть проводит» пор1вняльну ¡дентиф1кацш двох схем; В розробка алгоритму переварки двох електричних принципових схем на ¡дентичшсть;

□ створення шдсистеми верифжаци, яка реал1зуе запропоноват методи I алгоритми в умовах реально! САПР, а також д1алогов1 засоби взаемоди користувача з системою верифшаци. Методи дослшжень. Дослщжсния, яга спрямовадп на ршення постав'лених задач, базуються на методах системного - анатпзу, прнйняття оптнмалышх ршгень, математнчного моделювання, теорн множин, теорп граф1в, теорн алгоритм1в, методах дискретно: оптдаизацн 1 обчислювалъно! геометрп. На захист виносяться так! положения:

1. Методолопя ршення задач структурно! верифшаци конструкторськ'ого етапу автоматизованого проектування МЕП. .

. 2. Наскр1зна модель топологи Г1С в конструкторських САПР.

3. Алгоритм1чна модель перев1рки КТО, що адаптуеться до об'екпв 1 задач верифшаци.

4. Методика екстракцц схеки . електрично! принципово! (СЕП) з топологи.

5. Шдсистема структурно! верифжацп конструкторсько! САПР Г1С, яка базуеться на пршпшпах проектування.

Наукова новизна робота: 1. На основ1 системного тдходу розроблена методолопя ршення задач структурно! вериф^кацп конструкгорського етапу автоматизованого проектування МЕП.

2. Запропонозана класифшащя геометричних моделей топологи МЕП, вико-ристанкя яко! дозволить утпфжувати трансляция вх5дних даних.

3.Розроблена чисельно-символьна модель тополоп! МЕП на основ1 б1тово! карт'и, що дае можлив!сть:

- розв'язувати комплекс задач конструкторського проектувашш МЕП;

- адаптувати и до р1зних по насиченосп ф1гурами тополопйМЕП 1 р1зних процедур контролю.

4. Запропонована алгоркмчна модель перев1'рки КТО на основ! чиселыга-снмвольно! модел! тополоп! МЕП, що адаптуеться до об'екпв 1 задач вериф1каш!.

5. Застосовано хвильовий алгоритм з розробленою комбшашею пуску р1'зних тишв хвиль для ршення задач 1 перев1рки конструкторсько-технолопчних обмежень.

6. Розроблено алгоритм екстракцп СЕП з модели тополоп! МЕП.

7. Вдосконалеш моДел! СЕП I елеменпв для виршення задач* перевфки вщповцшосп двох схем.

8. На основ! оптимально! згортки схем розроблений алгоритм пор^вняння двох СЕП.

Практична шншсть. Представлешп в дасертацп метода, модел1 1 алгоритми вериф!кад11 топологП МЕП дають достатш для практичних щлей можливост! автоматизовачого проектування реалышх пристрош. Вони програмно реал1зоват у вигляд1 ушверсально! до резких об'екпв проектування тдсистеми вериф1кадп результат1в автоматизованого конструкторського проектування Г1С, що мае наступи! особливосп:

- створена на основ! запропонованих метод1в тдсистема верифжаци топологи характеризуеться своею повнотою 1 здатна виявити тополого-метричш 1 комутацшш помилки, що допускаються при проектуванш;

- запропонована структура тдсистеми дозволяв 'орга:пзувати ¡терацшшш процес здшснення контролю в деюлька етатв, пвдвищуючи яюсть проекту;

- розроблена тдсистема може бути адаптована для перев1рки КТО' натвпровщникових бшолярних схем.

Реал1заи1я та впровадження результата робота. Розроблеш в дисертацн методология ршекня задач, шформацшне, л!кгшшстичне, математичне 1 прдграмне забезпечення тдсистеми структурно! верифжаци використовувались в НДР 1 учбовому процеск Основш результата робота впроваджеш в практику проектування Г1С на чотирьох шдприемствах: НД1 ВС (м.Н.Новгород), СКТБ "0Р130Н"(м. 1в.-Фрашовськ), КБ "Деталь"(м.Каменськ Уральской), НД1 ФТА(м.Льв1в), а також використовуються в навчальному процеа кафедри САПР Держаного утверситету "Льв1всы<а пол1техн1ка". Ma-iepia.ni дисертаца використовувались в госпдогов^рннх роботах, що виконувались на кафедр! в 1988-1994 рр. для потреб промисловосп. Економ1ЧЮ1Й ефект вщ використання впроваджених пщсистем склав (в цшах 1991 р.) 38500 крб., що падгверджено в]дпов1Дними актами.

Апробашя роботи. Основш положения 1 результата дисертацщноГ робота доповщались и обговорювались на- науково-техтчиих конференц1ях 1 семшарах: Всесоюзна науково-техшчна конференщя "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами.'(м.Хармв. 1990 р.); Всесоюзна науково-техшчна конференщя "Опыт разработки и применения приборно-тсхнологичсских САПР. "(м.Льв1в, 1991 р.); Науково-техшчна конференшя "Автоматизация конструкторского проектирования РЭА и ЭВА.'Чм. Пенза,1991'.); Науконо-техшчна конференшя "Машинное моделирование и обеспечение надежности

Электронных устройств." (и. Бердянськ, 1993 р.); Науково-техтчна конференшя "Досв!д розробки i застосування приладо-технолопчних САПР в м1кроелектрон!ц!."(м. Лъв\в, 1993 р.) Мтжнародна науково-техтч а конференщя "Сучасш проблеми автоматизованоТ розробки i виробництва радюелектронних засоб!В та тдготовки ¡нжеиерюк кадр1в" (м.Льв1в, 1994 р.); науково-техшчна конференцхя "Досв1Д розробки i застосугання приладо-технолопчних САПР в м1кроеле1сгронщ!."(м.Льв1В, 1995 р.).

В повному об'ем1 дисертащйна робота допов1далась на кафедр! "Системи автоматизованого проектування" Державного университету "Льв1вська полтхтка".

Пу6л!>чшТ. Ochobih положения i результата дисертацшноГ робота в1Лображенш в 10 друкованих працях.

Структура та об'ем роботи. ДисертацШна робота Mi стать вступ, п'ять роздЫв, заключения, викладених на 150 листах друкованого тексту, список л1тератури i додаток. Робота мостить 54 рисунк!з, 11 таблиць. В;блтграф1чш:й список складаеться i.? 140 назв.

3MICT РОБОТИ

У pcryni обгрунтовуеться агсгуальгисть та важлиз1сть питань, як! розглядаються в дисертацШнШ po6crri, визначен! мета i основн! задач! досл!дженъ, сформульован! наукова новизна i практична uiHHicrb, а також викладений короткий змкт роботи.

В пеуиюму позлилi проводиться дослйження етагнв тололопчного проектування МЕП i визначаються Ti з них, з яких постае необх^дшсть виршувати задач! вермф1кадп. По результатах: цих досл!джень формулюеться узагальнена постановка задач!.

В самому загальному внгляд! процес отримання реэультат13 конструкторського

проегстування Г1С можна записати.як

К,В

Т <===(Р)=== S, або Т = P(S,B,K)

год! метою дано! роботи по верифншц! результат!в проектування буде реалЬащя часткового зворотнього перетворення

(S\K') = V(T,B), при умов! К1 Ж i S~S';

де T - тополопя; Р - процес проектування; S - схема вхшгого завдання; S' - схема, що вщновлена з топологи; В - база компонента i конструктам; К-система КТО; V - часткове зворотне перетворення процесу проектування; К' - фактичш метричш параметри топологи.

Вдоичено, що синтез i контроль топологи Г1С доц1льно розглядати як единий процес в рамках иггегрованоТ САПР, в яких задач! конструкторського проектування займають центральне мшце.

Наведена класифьчащя метод1в структурно! верифхкаци по наступних класифжацшннх ознаках: - ' '

- p¡3H0j¡iuHÍcTb режкм1в проекту иия, в яких реалгзоваюш контроль,

- лерюдичтсть здшснення nepeBipoK,

- види реал!зованих nepeBÍpoK,

- точшсть здшснення контролю,

- повнота здшснення контролю,

- шляхи досягнення необхщно! точности контролю.

В другому роздш висв!тлюеться методолоНя решения задач структурно! . верифжаци МЕП на баз! блочно-1ерарх1чного анализу процесу автоматизованого проектування. Вщм)чено, що основний вплив на Bnóip методологи верифжацп в спешал^зонаних конструкторських САПР, вадграють концепци i принципи проектування. Перш за все, це принципи декомпозици i контрольованосп кожного еталу нроектувашя. Реалтщя принцишв базуеться на трьох основких кокцепщях: локально! автономи, повтор юваносп i використ'анш минулого досв1ду. Додатково в ранг конценцш переведеш принципи розвитку i сумкности

В1дм1чено, що з точки зору системотехники для розробки САПР зверху-вниз иайбьтьш дошльна послщовтсгь перетворень:

t загальносистемна модель -> системна модель -> -> робоча модель.

Загальносистемна модель представлена архиектурою САПР, яка формально визначсиа, як множима

А = { O.P.R.Rel },

де О - множина oihícíb об'екту проектування, Р - множина процедурних комионептт, R - множина ресурсов, Reí - множина вщношснь. Кожна з складових

арх!тектури САПР представляв собою систему з множиною вщношеиь м1ж !х елементами всередеЫ кожно! множини на bcíx ршнях дета.'пзацп.

Побудова модел1 системи передбачае, перш за все, розгляд функшонального аспекту. Тому побудову системно! модел! арх!тектури авто^нтерактивно! САПР МЕП почато з виявлення структурно-функцюналышх особливостей проектування з автоматичними процедурами контролю i Ix узагальненням для дано! предметно! облает!.

Конкретизашя шформацшного опису складових системно! модели - об'скт'ш проектування i базових операцшних одиниць процесу проектування - здшснюеться з використанням принцитв проектування. Застосування в свош 6i.ibuiocT¡ суперечлнвих принцитв при сформованШ загальтй стратег!1 проектування в конструкторськш САПР МЕП розкриваеться за допомогою робочо! модель В npoueci деталмаци робочо! модели сформульоват питания, _ в1дпов1д1 на як1 забезпечують виршення задач контролю i структурно! верифшацп МЕП в конструторських САПР. Видиеш з цього списку ochobhí питания згрупован! гю процедурах проектування:

1) Вв1д даних: Як оргашзувати безпомилковий вв1д даних? Ввщ яких Tiinie даних ушфжупати?

2) Розрахунок конструктивних параметров шивкових елеменпв: Чи можлипа ужфжащя i тишзащя вводу даних? Чи можлива ушфжацЫ структури вихщних даних?

3) Синтез топологи: Чи можливе застосування наскр1зних моделей СЕП, топологи МЕП i елеменпв? ■

4) Автоматичне розмпцення: Як забезпечувати дотримання КТО?

5) Автоматичне трасування: Як забезпечувати дотримання КТО i виповЦшсть тополоп! МЕП СЕП?

6) Ьггерактивне трасування: Ят . КТО перев^ряти i як в1дсл)дк0вувати !х дотримання? Як в1Дсл1Дковувати шдповщшетъ топологи МЕП СЕП?

7) Верифжашя: Чи дощльно змшювати модель топологи i СЕП для рипення задач верифжаци? Чи виновлювати СЕП з топологи в повному обся-ii? Чи оргашзовувати уточнююч! ÍTepauii при uepeoipui bíjijobíjhoctí тополоп! Bxujiiii СЕП?

Трет1й po3fli.i присвячений piiiieüню задач! перешрки КТО.

Наведена постановка задачу розглянуп виповгдш критерп i обмеження. Запропонована рацшнальна методика ршення задач! перев!рки КТО на Bcix етанах проектування МЕП.

При своему розв'язку задач! всрифшацн топологи Г1С, як i машинно! графики, пов'язат з обробкою складних двовштрних конф!гурацш, в зв'язку з чим в po6oTi розглянута класифшащя геометричних моделей тополоп! МЕП з анал1зом cnoco6ie Ix компактного кодування.

Наведена модель тополоп! МЕП, поеднюючи в соб! особливост1 МКП Г1С i KOMnoneirriB тополоп!, дозьоляе формаЛ1зувати задачу перев!рки КТО, а також мае властив1сть адаптацн до pi3HHX по насиченост1 фигурами топологш МЕП i р13нотипних процедур контролю.

Базовою в модел] тополоп! е 6iTOBa KapTa("bit-map" format). Ha6ip 6itobhx карт(технолопчних шар ¡в: траса, пл!вкав1 резистори, навгсш компоненти, захисний шар, niy4Ki виводи, заборонсш зони, контактш площадки, плевков! конденсатори), що названий чисельно-символьною моделлю, зпдно з загальноприйнятим положениям, вщображае na6ip технолопчнихфотошаблошв, що формують рисунок тополог!) МЕП. Чиселыю-символьна модель тополоп! МЬП е двовим1рним чошрьохбайтовим шлочнселышм масивом MKP(X,Y) кожен елемент якого в1диов'1дае дискрету на топологи i MicTirn, шформащю про наявшсть певних технолопчних uiapiB. 1нформац1я про технолопчш шари закодована з 1-го по 12-ий розряд в 32-х розрядному дашковому чнслк Для дискретш, в яких присутня траса (перший розряд ршпий 1) в розряди з 17-го по 32-й записуеться номер траси, що дае змогу, в нодальшому, застосовувати модель без П трансформування i збиьшення по иам'ят! в алгоритм! екстракцп схеми. Розряди з 13-го по 16-й видиеш для збереження доном!жно! ¡нформац!!. Особлив! стю uiei модел! е наявн!сть у нш шформацп про нумсращю трас, що дало можлив!сть. використати П як на етат синтезу, так i на етат вериф1каци тополоп! МЕП, L,o дозволило уникнути додаткопих процедур перетворення модел!.

Представления компонента в базовш модел! "топологи однозначно узгоджусться з тополоп чною моделлю компонента.

Заиропоновано метод адаптаци модел! топологи по крнтер1ях миимкмцп нсобхино! пам'яп i часу на и обробку до р'иних по насиченосп фцурамн рисунк!п топологи за рахунок збиьшення кроку с ¡тки i зменшения розрядиост! моделК переход а 4-х до 2-х байтно! модел!).

Суть розроблено! алгорит>йчно1 модел! перевфки КТО полягас, в хвильовому нарощеш ф1гури на чиселыю-символьшй модел1 топологи МЕП.

Для цього адаптовано хвильовий алгоритм трасування для nepenipKH КТО в найбьчыи насичених компонентами топологи технолопчних шарах(в решту шарах КТО перевфяеться в1домими методами обчислювалыюТ reoMeTpii).

Зпдно цього алгоритму пуск хвиль проводиться до тих nip, поки фронт XBii.ii не досягне ф1гури з номером в!дм¡шi.iм В1Д номера "ф1гури-генератора" хвиль, або поки вага фронту хваш, яка лшшно залежна з мегричною гндстанпю на топологи МЕП, не буде picnoio величин! мипмалыкн допустимо! вщстанККТО). Здшснсно розрахунок иосл1Довност1 чергування двох типт хвиль при нарощеш ф1гури, що дозволило формувати фронти хвиль ям piBH0MipH0 вцщалеш »¡д контуру ф1гури.

В додаток до вище вказаного, алгоритм1чна модель дае можливкть ■ застосувати апаратш засоби для реалЬаци хвильового алгоритму. Апаратш засобн у вигляд1 так звано! трасувально! машини реал1зують паралелыгай хвильовий алгоритм (алгоритм Jli-Mypa) i зберп-ають модель топологи МЕП в матрши проиесорних елеметчв. Застосування трасуваль'ноТ машини для леревфки КТО понизить час роботи uiel процедури в пор1вняюи з трнвал]стк> виконання на звичаншй ЕОМ(прн програмшй реал13ац11 на одшй з мов програмування) на чотири порядки.

• Четвертой роздьч присвячений проблем! персв!рки топологи МЕП на вЬвдовмшсть вх!дн!й принциповш схем), яка подиясться на дв! задач): скстрлкшя СЕП з топологи МЕП i пор1вняння вдаювлеио! з топологи i вх!дноТ СЕН.

ЕкстракцЫ СЕП здшснюетьсл з модел1 топологи, а та, н спою чергу. В1Дображае na6ip технолопчних фотошаблошп, тому B>i6ip шдходу до рнисння ллд.ги екстракцн визначився специфжою представления фотошаблошв. С)флведлшигл, цього шдтверджуться вибраною моделлю топологи МЕП, базоиою н якш с чисельно-снмво 1ьна карта (6iTosa карта). Схема вщмоплюсться з тоиоли'п МЕП за рахунок покрокового встаноалення множпмн ccix можлпних простороннх шлн'мш'мь:

а) номер траси(в дискрет з координатами (к,у) на моде.-: топологи) - гпучкий вшид(який закшчуеться в дискрет! з координатами (х,у)) - тки i номер елсмента i номер його виводу;

б) номер траси(в дискрет! з координ.. гами (х,у) па моде.™ ннголот) - пл.щлрнкк вивщ елемснта(контур якого проходить через дискрет з координатами (х,у)) - пш i номер елемента i номер його виводу;

в) номер траси(в дискрет! з координатами (х,у) на моделз топологи) - тип 1 номер елемента (контактна площадка якого знаходиться в дискрет! з координатами (х,у)).

Для встановлення вщповщносп топологи МЕП вхцщш СЕП можлив! два подходи до вщновлення (екстри.ош) схеми:

1) принципова схема вщновлюеться з топологи 1 пор1внюеться в повному обсяз1 перед перев1ркою на вщпов1дшсть вХ1дно! 1 вщювлено! схем;

2) принципова схема. В1ДНоьлюеться з топологи фрагментами в процеС1 щентифшацн елемеипв СЕП.

Обгрунтовано, що внходячи з можливих метод1в пор1вняння заданоТ I в1дновлено! СЕП 1 специфжи модели топологи (наскр1зна модель, простота алгоритм1Чно! обробки даних) дощльшше використати перший тдхад.

Для пор1вняння двох схем показан! перевал! поетапного виршення задач! з уточнениям на кожному етагп теоретико-множинних гнучких моделей схем 1 елеменпв. Кожний наступний етап забезпечуе б1льш точну перев1рку вщювцшосп СЕП. Посташи перев1рки подитеш на:

1. Початков! перев!рки(на р^втсть юлькост! елемекпв схем по типах; на р^вгцсть затально! юлькосп ланцюпв схем; на р1Вшсть юлькосп однотипннх елеменпв, що ищидентш одному ланцюгу).

, 2. 1дентиф1кащя елемешчв I ланцюпв.

3. ¡дентифжащя вивод!в вщповданх елеменпв схем.

Найбкчып складним етапом при р1шенш задач! визначення в1дпов1дност1 двох схем е ¡дентпфжашя елемеит!в 1 ланцюпв схем.

Для ршення ц1е1 задач! пропонуеться наступний тдхщ, побудований на викорлстанш методу оптимально? згорткн схем:

- визначення елемента, який мае бути початковим у згортщ;

- формування кортежу(для кожно! з двох схем) з уЫх елеменпв схеми з розбиттям на р1в!и сусЫв (тд р1внем сусшв розум1емо - множину елеменпв, для яких р1вною е мнпмальна «¡лыость зв'язаних елеменпв мш початковим елементом 1 кожним з елементш щеТ множини, тобто тополопчна вщстань);

- реал!зацш згорток для двох схем ! покрокове пор1Вняння Тх характеристик.

Початковий елемент в згортш схеми повинен задов1льняти наступним вимогам:

- одьлзначно ¡дентифжуватись т!льки з одним елементом у вхщнш схе.м1;

- вйл нього повинна формуватнсь найб1льша, в поршшшн з ишшмн претендентами, К1ЛЬК1СТЬ ршнш сусиш.

Для ¡дентифокаци елементш СЕП, кожному з них по набору його характеристик ставиться у в1дповщшсть шформащйний код -(кортеж) Е . Основними ' схладозими коду е:

- тип (1дентафшатор) елемента;

- розм^ри елемента (огшсуючий прямокутник) або компонента;

- найменувакня або номинал;

- загальна юльюсть вивод1в.

По М1р1 необхцшосп код елемента може розширюватись характеристиками комутаци у СЕП:

- мльгасть сусццв по типах;

- юлыасть паралельно шд'еднаних елеменпв по типах;

- кьтъюсть трьохвершинних цикл ¡в, що включають даний елемент;'

•• мльюсть чотирьохвершиниих циклов, гцо включають даний елемент;

- кмьк1сть зад!яних виводт;

- юльюсть зовншшх ланцюпв;

- юльюсть внутршнпх ланцюпв;

- юльюсть зоЕшшньо-внутришнх ланцюпв.

Шсля визначення початкових елемешчв згорток на основ1 модел1 СЕП формуються кортеж1 згорток елеменпв з розбиттям по р1внях сусздв.

Для пор1ВЦянкя характеристик двох схем на кожному крощ згорткн посл1довного типу формуються шформацШш коДн згорток. Кожна компонента ¡нформащйного коду пор1Вняння тдсхем с числовою характеристикою, що визначаеться структурно-тополопчними властивостями схеми. Зпдно вибрано! модел1 представления 1 опису схем та елеменпв код згортки тдсхем для гюршняння на екв1валептН1сть мктить наступт компонента:

1) юльюсть нових елемента по типах на крош;

- юльюсть зовншшх вивод1в,

- юльюсть резистор1в, юльюсть конденсатор1в,

- К1ЛЬК1СТЬ ДЮДШ,

•- к1льк!сть транзисторов,

- юльюсть мшросхем,

- юлыпсть елементш.жшнх тганв;

2) юльюсть внутришпх ланцюпв згорнуто! тдсхемн;

3) кортеж елемент!в(контакт1в) для внутршшх ланцюпв;

4) юльщсть зм1шаш1х ланцюпв згорнуто! гндсхеми;

5) кортеж елементш (контакпв) для змшшшх ланцюпв;

6) гальюсть зовшшних ланцюпв згорнутоТ тдсхеми;

7) кортеж елеменпв( контакпв) для зовшшних ланцюпв.

В загальних рисах алгоритм формування дерева згортки представлений такими процедурами: .

1. 1дентифжуеться черговнй елемент у вадновлешй схем! з елементом у вхьднШ СЕП. Коли елемент щентифжуеться переходимо на п.З. У випадку, коли на одному р!вт сусццв ¡снуе два ! (¡¡лыце елементш з однаковими кодами, для кожного з них виконуемо п.2.

2.Визначаються коди згорток для вах елемештв з однаковими кодами елемештв одного р[вня сусдав. "П елементи, як! при згортанн! з шдсхемами дають р1вш коди згорток схем (еталоннш 1 вщновлетй) 1дентиф1куються. У внпадку коли елемент ¡дентифнсуеться здшснюеться переход до п.5 для щентиф1кац11 наступного елемента.

3. Здшснюеться згортка {дснткфисопаних слсмс!Г712 (:;о1ггакпв). Визначаемо значения коду згортки. ,

4.Пор1внюеться значения код1в згортки двох шдсхем. Якщо коди ршШ, переходимо на п.1., шакше - до п.6.

, 5.Вибираеться наступний елемент на певному р1вн! сусццв. Якщо вс1 елементи перебранх, то здшснюеться перехщ до п.6, шакше - до п.1.

6.Виводиться список щентифисованих елемештв, зв'язки м1ж якими в1дпов1дають вххданй схем!, 11м'я неиептифжованого елемента аоо ¡м'я елемента, зв'язки якого не вщповщають зв'язкам у вхщшй схем!. '

7.Кшець згортки.

В п'ятому роздЫ описана подсистема структурноГ вериф1кацн топологи Г1С, при рсалхзац11 яко! застосоваш розроблеш в данШ робот! методология, метода ! алгоритм!чш модел!. В представлешй тдсистем! ТОПОС-В, що функщонуе в рамках конструкторськоТ САПР Г1С ТОПОС, основною складовою е розроблений проблемно-ор!ентовании пакет прикладних програм, що дозволяе вирхшувати задач! структурно! вериф!кац!1, як в процес! синтезу тополоп!, так 1 по його завершенн!, коли, наприклад, зд!йсшоеться екстракц!я СЕП з тополог!! Г1С ! встановлюеться ваповишсть тополоп! вхщнш принциповЩ схем!. При розробш ППП внкорнстовувались принципи внизсхОдного проектування. ППП в^дповщае вс!м снстемиим внмогам, що ставляться до проблемно-ор!ентованих пакепв прикладних

програм. Структура пакету забезпечуе його гнучмсть, функщональну в!дпошдшсть i повноту, читсу opieirrauiio на користувача.

По способу управлшня ППП вщноситься до класу складно! структурл з довитьною посЛ1довн!стю звертапня до програмних модул ¡в, Поо/идовшсть звертань до модул1в визначаеться функщоналышми контролюючими процедурами, що вказуються в Д1алоговому режима. функци управлшня пакетом зосереджуються в спещалышх модулях, що об'еднуються в управляючу програму. Орган!защя звертань до обробляючих модул1в здшснюеться за допомогою MoniTopy конструктосько! САПР i меню П граф!чного редактора. В диссртаци описана структура пакету, наведет характеристики управляючих модулш i моду.'пв пакету, а також повщомлення, що видаються при робот| шдсистеми. Описана проблемно-ор!ентована мова управлшня базою ,даних KoMnoneirriB Г1С з викорлсталпям Метал1Гвиистично! форму ли Бекуса. Представленх структурт схеми комплекс! в програм перевфки КТО i встановлення вщповвдгасп двох СЕП, а також описано призначення тдпрограм цих комплекав, ям максимально ушфшовам! для огкористання в шдспстемах автоматичного синтезу топологи ПС i' штерактивного проектування.

Система функцюнуе в обчислювальному середовиии ОС VMS ¡з зв'язком з граф!чною станщею IZOT або TEKTROMIX i ОС Windows на ПЕОМ IBM-PC/DX. В роздал! наведет основт експлутациои характеристики шдсистеми вериф'нсацп.

В додатках здшснений огляд найпоширенших методп. кодування граф!чно! шформаци, наведен! результат!! роботи шдсистеми верж[нкащ! ! оппс меню моттору конструкторсько! САПР ТОПОС.

OCHOBHI РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

t. Розроблена методолопя рипсння задач структурно! иернфнсаш! конструкторського етапу проектування МЕП, основною особллвктю я ко! е те, то вона дозволяе визначити або модифжувати стратег ! ю наскр1зиого автоматнзоилного проектування.

2. На ociioBi проведених дослижепь запропоновало метод псрсшрки КТО для насичених геометричннми ф1гурами технолопчннх mapiB, який, на шдмЫу t'i.l ¡снуючих, дозволяе використати наскрЬну чиселыю-снмвольлу модель тополог п

МЕП, що адапгуеться до об'екту проектування 1 можливостей техшчного забезпечення САПР.

3. Адаптовано хвильовий алгоритм трасування для ршення задач! перев1рки конструкторсько-технолопчних обмежень, що в тому числ!, дае можлив1Сть застосувати апаратш засоби для реал1зацп алгоритму. Здшснено розрахунок для визначення комбщацп пуску р^зних тишв хвиль, що дозволило перев!ряти КТО в одному проход! 3 допустимою т0чн1стю.

4. Розроблено алгоритм екстракци СЕП з модел! топологи МЕП, який базуеться на розробленому б1товому представленш номер!в трас в модел1 топологи, що дозволяе залишиги незмшною розм1ршсть модел! тополоп! МЕП.

5. Запропоновано алгорнмчну модель для вирнпення задач1 перев1рки вщповцшост1 двох схем, що вщр1зняеться вщ ¡снуючих б1льшою кшыистю парамстр1в ¡дентифисаци елеметчв схем. г

6. На основт послщовно! згортки схем розроблено алгоритм поргвняшш вхиноТ СЕП 1 вщновлено! ¡з спроектовано! топологи, який дозволяе здайснити декомпознщю поставлено! задач! 1 визначити множину елемешчв у вщновленш з

. тополоп! МЕП СЕП, м\ж якими можлива помилка в комутацп.

7. Розроблен! комплекси прог'рам перев1рки КТО 1 вщповщносп двох СЕП, як! е складовими конструкторсько! САПР Г1С "ТОПОС". Даш комплекси е тваргатт до резнях ввд1в МЕП 1 здатш виявити тололого-метрнчш ! комутащйн! помилки, що виникають при передач! даних 1 допускаються конструктором при нггерактивному проектуванш, а також. заг.о61гають' виникненню порушень КТО при проекту ваши в автоматичному режим!.

По результатах дисертащйно! роботи опублжоваш таю пращ:

1. Вавринюк Ю.Р., Чура И.И. "Размещение элементов РЭА на основе новых критериальных оценок." - В кн.: Вестник Львов.политех.института. N 245 : Вища школа. 1990, с.8-10.

2. Чура 1.1. Багатовжонний моштор САПР ТОПОС. - В кн.: В1сник ЛП1Г N 272 : Вища школа. 1993. с.85-86.

3. Павлов О.О., Ткаченко С.П., Чура 1.1.. Методика перев1рки в1апов!дност1 спроектовано! тополоп! МЕП вхадшй ПС.// Матер!али м!Жнародно! наук.-тех.

конф. "Сучасш проблеии автоматизованоТ розробки 1 виробпицтва радюелектронних засоб1в та тдготовки »нженерних кадр1в". - Лыпв, 1994. - с.107-109.

4. Ткаченко С.П., Чура И.И., Ливчак В.И. "Размещение разногабаритных элементов ГИС в условиях однослойной коммутации." - В кн.: Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами. - Харьков. ХИР6. 1990, с.62.

5. И.И.Чура, А.И.Козак. "Препроцессор подсистемы трассировки ГИС." - В кн.: Опыт разработки и применения приборно-технологических САПР. Тезисы докладо.) школы-семинара. Львов, 1991, с.27.

6. В.А.Коваль, -С.П.Ткаченко, В.В:Пастернак, Чура И.И. Система проектирования низкочастотных гибридных микросхем ТОПОС. - В

сб.: Автоматизация конструкторского проектирования РЭА и ЭВА. Пенза, ПДЭНТр, 1991, с.32-33.

7. Ткаченко С.П., Чура 1.1. Методолопя автоматизованого процесу структурно! верифжаци в проектуванш топологи Г1С. - В кн.: Машинное моделирование и обеспечение надежности электронных устройств. - Бердянск, Высшая школа, 1993, с. 103.

8. 1.1.Чура, А.Ю.Бартки. Представления даних топологи МЕП для рнпеппя задач

верифжаци. - В кн.: Досв1Д розробки 1 застосування приладо-технолопчннх САПР в

; -

мпфоелектрониц. - Льв1в: Вища школа. 1993,- с.54.

9. Чура 1.1. Комб1нований хвильовий алгоритм для перев1рки конструкторсько-техно'лопаних обмежень на тополоп! МЕП. - В кн.: Доев« розробки 1 застосування приладо-технолопчних САПР в мшроелектрошщ. - Льв1в: Вища школа. 1995, с. 191192.

10. Ткаченко С.П., Чура 1.1. Екстракщя схеми електрнчно! принципово! з топологи ПС. - В кн.: Досвщ розробки I застосування приладо-технолопчиих САПР к мжроелектронщ!. -Львш: Вища школа. 1995, с.189-190.

. Особистий внесок автора в отримат наукових результата] полягас п тому, що положения, котр! складають суть дисертаци були сформульонам! 1 Шфинеш ним самостшно:

1) проведено анад1з проблемп структурно! верифжаш! для тополот МЕН/1,1/;

2) розроблена методаюпя ранения . задач структурно! Ш'риф'жаш! коиструкторського стапу проекгування МЕП/3,5,7/;

3) здшснена класифжащя геометричних моделей, якх можуть вадгворюватЯ тополопю МЕП/8/;

4) розроблеио комбшовакий хвильовий алгоритм для перевхрки конструкторсько-технолопчних обмежень на топологп МЕП/9/;

5) розроблеио та реал1зовано програмно-методичщш комплекс для здшснення структурно! верифп<ацп, який використовуе запропоноваш метода, модел! 1 методологда р!шсння задач вериф1кацп/2,6,10/. •

19

Abstract.

Chura [. I. The structurai verification methods in tue computer aided design tasks for MES's. The thesis for obtaining the scientific degree "Candidate of Technical Sciences" in the speciality 05.13.05 - computer aided design.

In this thesis 10 scientific works are being defended which contain the theoretical and experimental investigations devoted to the development of methodology and algorithmical model for the verification of design and technological constraints while designing hybrid integrated circuits(HIS), the algorithm for electrical principal scheme (EPS) extraction by MES topology model, the algorithm for comparing the input EPS and that reverse-engineered from the MES topology designed, the vcrificational subsystem for designer's CAD HIS "TOPOS-V". The research results have been implemented in real designing practice.

Аннотация.

Чура И.И. Методы структурной верификации в конструкторских задачах автоматизированого проектирования МЭУ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 - системы автоматизации проектирования. Госуниверситет "Лышпська полнтэхника", г.Львов, 1996 г.

В диссертационной работе защищается 10 научных трудов, которые содержат теоретические и экспериментальные исследования, посвященные разработке методики и алгоритмической модели проверки конструкторско-технологических огратгчещш при проектировании ГНС, алгоритма экстракции СГ.П но мололи топологии МЭУ, алгоритма сравнения входной СЭП и постановленной из спроектированной топологии МЭУ, подсистемы верификации конструкторской САПР ГИС "ТОПОС-В".

Результаты исследований внедрены в практику реального проектирования.

Ключов] слова: САПР, верифжац)я, метододопя, 6iToaa карта, тополог ¡я, теоретико-множинна модель, гюындовна згортка.

Шдпидано до. друку 2-У. .^..»QS, ^дрмдт^цадеру -6Ш84 1/ 16 Ilanlp газетниЯ. Друк офсетний. Безкоштовво. Друкарсышх лист!в 1. Зам. 3Z. Тираж 100.

ПТЦ "Агрософх" m . Львхв, щп.. 700-рхччя Львова, 63а