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

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

МЕТОДИ СТРУКТУРНОЇ ВЕРИФІКАЦІЇ В КОНСТРУКТОРСЬКИХ ЗАДАЧАХ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ МЕП

Спеціальність: 05.13.05. - Системи автоматизації проектування

Автор сфер ат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ЛЬВІВ-1996

Дисертація є рукописом.

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

Науковий керівник : кандидат технічних наук,доцент ■ С.П. Ткаченко

Офіційні опоненти : доктор технічних наук, професор

Недоступ Леонід Аврамович кандидат технічних наук Гут Іван Іванович

Провідне підприємство : СКВ МП ВО "Мікроприлад",м.Львів

Захист дисертації відбудеться квітня 1996 року в 14.00 годин на

засіданні спеціалізованої ради К04.06.06 при Державному університеті "Львівська політехніка" за адресою290646, м.Львів,вул. С.Баядери, 12.

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці університету заадресою: 290646,м.Львів,вул.Професорська 1.

Автореферат розісланий ” /" березня 1996 року.

Вчений секретар спеціалізованої ради к.т.н.

С.П.Ткаченко

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Процес проектування MEA складається з ряду етапів, при чому одним з найбільш трудомістких і інформаційно насичеїшх є етап конструкторського проектування MEA, що слідує за етапом схемотехнічного проектування і безпосередньо передуе випуску конструкторської документації па апаратуру, що проектується. На етапі конструкторського проектування вирішується ряд наступних взаємопов'язаних задач: декомпозиція схем, разміщення елементів, трасування з'єднань MEA і верифікація результатів проектування.

Для підвищення надійності, зменшення маси, габаритних розмірів, споживання потужності та покращення інших техніко-економічних характеристик MEA як базові застосовуються мікроелектронні вузли, які є функціональної конструктивно і технологічно 'закінченими мікроелекгроішими виробами, що мають типові габаритні розміри, формопобудова яких визначається ступенем інтеграції і конкретним технологічним процесам виготовлення інтегральних схем (ІС) або гібридних інтегральних схем (ПС). Напівпровідникові ІС є одшім із найпоширеніших типів ІС з точки зору їх застосування, частково тому, що вони є надійними і відносно дешевими. Але параметри пасивних елементів таких пристроїв можуть бути обмеженими порівняно невеликим діапазоном значень і для них важко витримати вузькі межі допусків. Крім того, пасивні елементи цих пристроїв мають порівняно велику температурну нестабільність. Гібридні інтегральні схеми, з точки зору розробішка мікроелектронних пристроїв (МЕП), п порівнянні з напівпровідниковими, мають ряд переваг: забезпечуть широкий діапазон номіналів, більшу точність і кращі електричні характеристики пасивних елементів, радіаційну, температурну і часову стабільність. Підготовка персоналу для виробництва ГІС є порівняно простою. Ці перевалі і забезпечують попит споживачів МЕП на інтегральні схеми в гібридному виконанні, особливо при необхідності розробки спеціалізованих ІС, що складають 20% від їх загальної кількості.

Перевалі ПС, що включають високу точність відтворюваносгі параметрів плівкових елементів, ускладнення функцій, що покладаються на МЕП, постійне зростання степені інтеграції елементів і т. д. призводять, однак, до значного збільшення термінів їх проектування. З другої сторони, можливості використання досвіду і здібності розробника приймати ефективні пішення дозволяють отримати топологію з високою досконалістю. Однак, при такому підході неможливо уникнути помилок, властивих ручному або Інтерактивному проектуванню. Візуальне

виявлення, "ручна” локалізація і виправлення помилок в топології МЕП, допущених при проектуванні і описі вузлів МЕП, здебільшого рівні по трудомісткості з проектуванням цих же вузлів. Крім того, у вже розроблених підсистем автоматизованого проектування топології МЕП в режимах інтерактивної корекції топології здебільшого відсутні оперативний контроль по конструкторсько-технологічних о6мєжениях(КТО.) і еквівалентності заданої і спроектованої схем.

Виходячи з наведених причин можна зробити висновок, що необхідна автоматизація операцій і процедур контролю проектування і верифікації його результатів, які повинні забезпечити виконання зростаючого об'єму робіт проектно-технологічного характеру в мінімальні терміни, з високою якістю і мінімальними матеріальними витратами. ■

Проведені в . даному напрямку дослідження показують, що одною з можливостей рішення проблеми, що виникла на сьогодні, є розробка і впровадження прогресивних методології і методів проектування з врахуванням процедур верифікації, що базуються на автоінтерактивному і автоматичному режимах, які дозволяють розробнику ефективно керувати процесом проектування ГІС і ВГІС.

Мета дисертаційної роботи полягає в розробці методики виконання операцій і процедур верифікації результатів конструкторського проектування МЕП на базі системного підходу, а також розробці адаптованих до об'єктів проектування методів, моделей, алгоритмів перевірки системи КТО і встановлення відповідності - « - ■ спроектованої топологи вхідній принциповіи схемі. ' с '

Для досягнення основної мети необхідно вирішити наступні задачі:

В розробка і дослідження методології автоматизованого проектування, що враховує рішення задач структурної верифікації МЕП; ,

В розробка методики перевірки КТО;

В побудова моделі Топології МЕП, яка враховувала б тополого-геометричні особливості компонентів і специфіку технології виготовлення елементів;

В розробка мбтоднки перевірки, відповідності топології МЕП вхідній принциповій схемі; ■ . .

В побудова моделей електричної принципової схеми і її радіоелементів, які б дали можливість проводити порівняльну ідентифікацію двох схем;

В розробка алгоритму перевірки двох електричних принципових схем на ідентичність; ‘

И створення підсистеми верифікації, яка реалізує запропоновані методи і алгоритми в умовах реальної САПР, а також діалогові засоби взаємодії користуиача з системою верифікації.

Методи досліджень. Дослідження, які спрямовані на рішення поставлених задач, базуються на методах системного- аналізу, прийняття оптимальних рішень, математичного моделювання, теорії множин, теорії графів, теорії алгоритмів, методах дискретної оптимізації і обчислювальної геометрії. -

На захист виносяться такі положення:

1. Методологія рішення задач структурної верифікації конструкторського етапу автоматизованого проектування МЕП. . .

. 2. Наскрізна модель топології ГІС в конструкторських САПР.

3. Алгоритмічна модель перевірки КТО, що адаптується до об’єктів і задач верифікації. •

4. Методика екстракції схеми електричної принципової (СЕП) з

топології. • ■

5. Підсистема структурної верифікації конструкторської САПР ГІС, яка базується на принципах проектування.

Наукова новизна роботи:

1. На основі системного підходу розроблена методологія рішення задач структурної верифікації конструкторського етапу автоматизованого проектування МЕП.

2. Запропонована класифікація геометричних моделей топології МЕП, використання якої дозволить уніфікувати трансляцію вхідних даних.

3.Розроблена чисельно-символьна модель топології МЕП на основі бітової карти,

що дає можливість: '

- розв'язувати комплекс задач конструкторського проектування МЕП;

- адаптувати її до різних по насиченості фігурами топологінМЕП і різних процедур контролю.

4. Запропонована алгоритмічна модель перевірки КТО на основі чисельно-символьної моделі топології МЕП, що адаптується до об'єктів і задач верифікації.

5. Застосовано хвильовий алгоритм з розробленою комбінацією пуску різних типів хвиль для рішення задачі перевірки конструкторсько-технологічних обмежень;

6. Розроблено алгоритм екстракції СЕП з моделі топології МЕП.

7. Вдосконалені моДелі СЕП і елементів для вирішення задачі перевірки

відповідності двох схем. .

8. На основі оптимальної згортки схем розроблений алгоритм порівняння двох СЕН.

Практична цінність. Представленні в дисертації методи, моделі і алгоритми верифікації топології МЕП дають достатні для практичних цілей можливості автоматизованого проектування реальних пристроїв. Вони програмно реалізовані у вигляді універсальної до різних об'єктів проектування підсистеми верифікації результатів автоматизованого конструкторського проектування ГІС, що має наступні особливості: .

- створена на основі запропонованих методів підсистема верифікації топології

характеризується своєю повнотою і здатна виявити тополого-метричні і комутаційні помилки, що допускаються при проектуванні; .

- запропонована структура підсистеми дозволяє організувати ітераційішй процес здійснення контролю в декілька етапів, підвищуючи якість проекту;

- розроблена підсистема може бути адаптована для перевірки КТО' напівпровідникових біполярних схем.

Реалізація та впровадження результатів роботи. Розроблені в дисертації методологія рішення задач, інформаційне, лінгвіністичне, математичне і програмне забезпечення підсистеми структурної верифікації використовувались в НДР і учбовому процесі. Основні результати роботи впроваджені в практику проектування ГІС на чотирьох підприємствах: НДІ ВС (м.Н.Новгород), СКТБ "ОРІЗОН'Чм. їв.-Франківськ), КБ "Деталь"(м.Каменськ Уральський), НДІ ФТА(м.Львів), а також ішкоріїстовуються в навчальному процесі кафедри САПР Держаного університету "Львівська політехніка". Матеріали дисертації використовувались в госпдоговірних роботах, що виконувались на кафедрі в 1988-1994 рр. для потреб промисловості. Економічний ефект від використання впроваджених підсистем склав (в цінах 1991 р.) 38500 крб., що підтверджено відповідними актами.

Апробація роботи. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідались і. обговорювались на науково-технічних конференціях і семінарах: Всесоюзна науково-технічна конференція "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами.'(м.Харків. 1990 р.); Всесоюзна науково-технічна конференція "Опыт разработки и применения приборнотехнологических САПР. "(м.Львів, 1991 р.); Науково-технічна конференція

"Дитоматизация конструкторского проектирования РЭА и ЭВА.’Чм. Пенза,199Г.); Науково-технічна конференція "Машинное моделирование и обеспечение надежности

электронных устройств." (м. Бердянськ, 1993 р.); Науково-технічна конференція "Досвід розробки і застосування приладо-технологічних САПР в мікроелектроніці."(м. Львів, 1993 р.) Міжнародна науково-техніч а конференція "Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоелектронних засобів та підготовки інженерних кадрів" (м.Львів, 1994 р.); науково-технічна конференція "Досвід розробки і застосування приладо-технологічних САПР в мікроелеісгроніці."(м.Львів, 1995 р.).

В повному об’ємі дисертаційна робота доповідалась на кафедрі "Системи автоматизованого проектування" Державного університету "Львівська політехніка".

• Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи відображенні в 10 друкованих працях. • .

Структура та об’єм роботи. Дисертаційна робота містить вступ, п’ять розділів, заключения, еюсладених на 150 листах друкованого тексту, список літератури і додаток. Робота містить 54 рисунки, 11 таблиць. Бібліографічний список складається і.? 140 назв.

ЗМІСТ РОБОТИ

У р ступ і обгрунтовується актуальність та важливість питань, які розглядаються в дисертаційній роботі, визначені мета і основні задачі досліджень, сформульовані наукова новизна і практична цінність, а також викладений короткий зміст роботи.

В першому позлілі проводиться дослідження етапів топологічного проектування МЕП і визначаються ті з них, з яких постає необхідність вирішувати задачі верифікації. По результатах цих досліджеігь формулюється узагальнена постановка задачі. • . .

В самому загальному вигляді процес отримання результатів конструкторського

проектування ГІС можна записати.як

К,В

' Т <===(р)=== Б, або Т = РСБ.В.К) .

тоді метою даної роботи по верифікації результатів проектування буде реалізація часткового зворотіп>ого перетворення . '

.8 ■ ' (S',K') = V(T,B). при умові К’ 5* К i S ~S';

де T - топологія; Р - процес проектування; S - схема вхідного завдання; S’ - схема, що відновлена з топології; В - база компонентів і конструктивів; К-система КТО; V - часткове зворотне перетворення процесу проектування; К’ - фактичні метричні параметри топології.

Відмічено, що синтез і контроль топології ГІС доцільно розглядати як єдиний процес в рамках інтегрованої САПР, в яких задачі конструкторського проектування займають центральне місце. . ’ .

Наведена класифікація методів структурної верифікації по наступних класифікаційних ознаках: . -

- різновидність режимів проекту іння, в яких реалізований контроль,

- періодичність здійснення перевірок, . •

- види реалізованих перевірок, •

- точність здійснення контролю, ’ :

- повнота здійснення контролю, ■

- шляхи досягнення необхідної точності контролю. ■ .

В лпугому розділі висвітлюється методологія рішення задач структурної .верифікації МЕП на базі блочно-ієрархічного аналізу процесу автоматизованого проектування. Відмічено, що основний вплив на вибір методології верифікації в спеціалізованих конструкторських САПР, відіграють концепції і принципи проектування. Перш за псе, це принципи декомпозиції і контрольованосгі кожного етапу проектування. Реалізація принципів базується на трьох основних концепціях: локальної автономії, повторюваності і використанні минулого досвіду. Додатково в ранг концепцій переведені принципи розвитку і сумісності. ■ .

Відмічено, що з точки зору системотехніки для розробки САПР зверху-вниз найбільш доцільна послідовність перетворень:

, загальноси стемна модель -> системна модель ->

-> робоча модель. '

Загальносистемна модель представлена архітектурою САПР, яка формально визначена, як множина . .

А = { 0,P,R,Rel },

де О - множина описів об'єкту проектування, Р - множина процедурних компонентів, R - множина ресурсів, Reí - множина відношень. Кожна з складових

архітектури САЛР представляє собою систему з множиною відношень між їх елементами всередені кожної множини на всіх рівнях деталізації.

Побудова моделі системи передбачає, перш за все, розгляд функціонального аспекту. Тому побудову системної моделі архітектури автоінтерактивної САПР.МЕІ1 почато з виявлення структурно-функціональних особливостей проектування з автоматичними процедурами контролю і їх узагальненням для даної предметної області.

Конкретизація інформаційного опису складових системної моделі - об'єктів проектування і базових операційних одиниць процесу проектування - здійснюється з використанням принципів проектування. Застосування в своїй більшості суперечливих принципів при сформованій загальній стратегії проектування в конструкторській САПР МЕП розкривається за допомогою робочої моделі. В процесі деталізації робочо? моделі сформульовані питання, _ відповіді на які забезпечують вирішення задач контролю і структурної верифікації МЕП в конструторських САПР. Виділені з цього списку основні питання згруповані по процедурах проектування:

1) Ввід даних: Як організувати безпомилковий ввід даних? Ввід яких типів даних

уніфікувати? •

2) Розрахунок конструктивних параметрів плівкових елементів: Чи можлива

уніфікація і типізація вводу даних? Чи можлива уніфікація структури вихідних даних? . .

3) Синтез топології: Чи можливе застосування наскрізних моделей СЕП, топології

МЕП і елементів? ' •

4) Автоматичне розміщення: Як забезпечувати дотримання КТО?

5) Автоматичне трасування: Як забезпечувати дотримання КТО і відповідність топології МЕП СЕП?

6) Інтерактивне трасування: Які . КТО перевіряти і як відслідковувати їх дотримання? Як відслідковувати відповідність топології МЕП СЕП?

7) Верифікація: Чи доцільно змінювати модель топології і СЕП для рішення задач верифікації? Чи відновлювати СЕП з топології в повному обсязі? Чи організовувати уточнюючі ітерації при перевірці відповідності топології вхідні/і СЕП?

Тпетій розділ присвячений рішенню задачі перевірки КТО.

Наведена постановка задачі, розглянуті відповідні критерії і обмеження. Запропонована раціональна методика рішення задачі перевірки КТО на всіх етапах проектування МЕП.

При своєму розв’язку задачі верифікації топології ГІС, як і машинної графіки, пов'язані з обробкою складних двовимірних конфігурацій, в зв'язку з чим в роботі розглянута класифікація геометричних моделей топології МЕП з аналізом способів їх компактного кодування.

Наведена модель топології МЕП, поєднюючи в собі особливості МКП ГІС і компонентів топології, доз і. о ля е формалізувати задачу перевірки КТО, а також має властивість адаптації до різних по насиченості фігурами топологій МЕП і різнотипних процедур контролю. .

Базовою в моделі топології є бітова KapTa("bit-map" format). Набір бітових карт(технологічних шарів: траса, плівкові резистори, навісні компоненти, захисний шар, гнучкі виводи, заборонені зони, контактні площадки, плівкові конденсатори), що названий чисельно-символьною моделлю, згідно з загальноприйнятим положенням, відображає набір технологічних фотошаблонів, що формують рисунок топології МЕП. Чисельно-символьна модель топології МЕП є двовимірним мої ирьохбаіітовим цілочисельним масивом MKP(X,Y) кожен елемент якого

■ відповідає дискрету на топології і містить інформацію про наявність певних технологічних шарів, інформація про технологічні шари закодована з 1-го по 12-ий розряд в 32-х розрядному двійковому числі. Для дискретів, в яких присутня траса (перший розряд рівний 1) в розряди з 17-го по 32-й записується номер траси, що дає змогу, в подальшому, застосовувати модель без її трансформування і збільшення по пам'яті в алгоритмі екстракції схеми. Розряди з 13-го по 16-іі виділені для збереження допоміжної інформації. Особливістю цієї моделі є наявність у ній інформації про нумерацію трас, що дало можливість. використати її як на стані синтезу, так і на етапі верифікації топології МЕП, l.,o дозволило уникнути додаткових npqueflyp перетворення моделі.

Представлення компонеіггів в базовій моделі ‘топології однозначно узгоджується з топологічною моделлю компонентів.

Запропоновано метод адаптації моделі топології по критеріях мінімізації необхідної пам’яті і часу на Ті обробку до різних по насиченості фігурами рисунків топології за рахунок збільшення кроку сітки і зменшення розрядності моделі (перехід з 4-х до 2-х баГітної моделі).

Суть розробленої алгоритмічної моделі перевірки КТО полягає в хвильовому нарощені фігури на чисельно-символьній моделі топології МЕП.

Для цього адаптовано хвильовий алгоритм трасування для перевірки КТО в найбільш насичених компонентами топології технологічних шарах(в решту шарах КТО перевіряється відомими методами обчислювальної геометрії).

Згідно цього алгоритму пуск хвиль проводиться до тих пір, поки фронт хвилі не досягає фігури з номером відмінним від номера "фігури-генератора" хвиль, або поки вага фронту хвилі, яка лінійно залежна з метричною відстанню на топології МЕП, не буде рівною величині мінімальної допустимої відстані(КТО). Здійснено розрахунок послідовності чергування двох типів хвиль при нарощені фігури, що дозволило формувати фронти хвиль які рівномірно віддалені від контуру фігури.

В додаток до вище вказаного, алгоритмічна модель дає можливість ■ застосувати апаратні засоби для реалізації хвильового алгоритму. Апаратні засоби у вигляді так званої трасувальної машини реалізують паралельний хвильовий алгоритм (алгоритм Лі-Мура) і зберігають модель топології МЕГІ в матриці процесорних елементів. Застосування трасувальної машини для перевірки КТО понизит], час роботи цієї процедури в порівнянні з тривалістю виконання на звичайній ЕОМ(при програмній реалізації на одній з мов програмування) на чотири порядки.

■ Четвертий позліл присвячений проблемі перевірки топології МЕГІ на відповідність вхідній принциповій схемі, яка поділяється на дві задачі: екстракція СЕП з топології МЕП і порівняння відновленої з топології і вхідної СЕН.

Екстракція СЕП здійснюється з моделі топології, а та, н спою чергу, відображає набір технологічних фотошаблонів, тому вибір підходу до рішення задачі екстракції визначився специфікою представлення фотошаблонів. Сиранедлипісп. цього підтверджуються вибраною моделлю топології МЕП, базовою в якій с чисельно-символьна карта (бітова карта). Схема відновлюється з топології МЕП за рахунок покрокового встановлення множини всіх можливих просторових підношень:

а) номер траси(в дискреті з координатами (х,у) на модел' топології) - гнучкий вивід(який закінчується в дискреті з координатами (х,у)) - тип і номер елемента і номер його виводу:

б) номер траси(в дискреті з координатами (х,у) на моделі топології) - пл.ш.ірніт вивід елемента(контур якого проходить через дискрет з координатами (х.у)) - тин і номер елемента і номер його виводу;

в) номер траси(в дискреті з координатами (х,у) на моделі топології) - тип і номер елемента (контактна площадка якого знаходиться в дискреті з координатами (х,у)).

Для встановлення відповідності топології МЕП вхідній СЕП можливі два підходи до відновлення (екстракції) схЄіМи:

1) принципова схема відновлюється з топології і порівнюється в повному обсязі перед перевіркою на відповідність вхідної і відновленої схем;

2) принципова схема. відновлюється з топології фрагментами в процесі ідентифікації елементів СЕП. '

Обгрунтовано, що виходячи з можливих методів порівняння заданої і відновленої СЕП і специфіки моделі топології (наскрізна модель, простота алгоритмічної обробки даних) доцільніше використати перший підхід.

Для порівняння двох схем показані переваги поетапного вирішення задачі з уточненням на кожному етапі теоретико-множинних гнучких моделей схем і елементів. Кожний наступний етап забезпечує більш точну перевірку відповідності СЕП. Поетапні перевірки поділені на: ,

1. Початкові перевірки(на рівність кількості елементів схем по типах; на рівність загальної кількості ланцюгів схем; на рівність кількості однотипних елементів, що інцидеитні одному ланцюгу). '

, 2. Ідентифікація елементів і ланцюгів.

3. Ідентифікація виводів відповідних елементів схем.

Найбільш складним етапом при рішенні задачі визначення відповідності двох схем є ідентифікація елементів і ланцюгів схем.

Для рішення цієї задачі пропонується- наступний підхід, побудований на використанні методу оптимальної згортки схем:

- визначення елемента, який має бути початковим у згортці;

- формування кортежу (для кожної з двох схем) з усіх елементів схеми з розбиттям

на рівні сусідів (під рівнем сусідів розуміємо - множину елементів, для яких рівною є мінімальна кількість зв'язаних елементів між початковим елементом і кожним з елементів цієї множини, тобто топологічна відстань); ’

- реалізація згорток для двох схем і покрокове порівняння їх характеристик.

Початковий елемент в згортці схеми повинен задовільняти наступним вимогам:

- оді.ашачно ідентифікуватись тільки з одним елементом у вхідні/і схемі;

- від нього повинна формуватись найбільша, в порівнянні з іншими претендентами, кількість рівнів сусідів.

; із . .

• Для ідентифікації елементів СЕП, кожному з ішх по набору його

характеристик ставиться у відповідність інформаційний код (кортеж)Е . Основними . ' складозимн коду е:

- тип (ідентифікатор) елемента;

' - розміри елемента (описуючий прямокутник) або компонента;

1 - найменування або номінал;

- загальна кількість виводів.

По мірі необхідності код елемента може розширюватись характеристиками комутації у СЕП:

- кількість сусідів по типах; . ,

- кількість паралельно під'єднаних елементів по типах;

- кількість трьохвершинних циклів, що включають даний елемент; '

■- кількість чотирьохвершинних циклів, що включають даний елемент;

- кількість задіяних виводів;

- кількість зовнішніх ланцюгів;

- кількість внутрішніх ланцюгів; 1

- кількість зовнішньо-внутрішніх ланцюгів.

Після визначення початкових елементів згорток на ослові моделі СЕІІ формуються кортежі згорток елементів з розбиттям по рівнях сусідів.

Для порівняння характеристик двох схем на кожному кроці згортки послідовного типу формуються інформаційні коДн згорток. Кожна компонента інформаційного коду порівняння підсхем е числовою характеристикою, що . визначається структурно-топологічними властивостями схеми. Згідно вибраної моделі представлення і опису схем та елементів код згортки підсхем для порівняння на еквівалентність містить наступні компоненти:

1) кількість нових елементів по типах на кроці;

- кількість зовнішніх виводів,

- кількість резисторів, кількість конденсаторів,

- кількість діодів,

- кількість транзисторів,

- кількість мікросхем,

- кількість елементів .інших тилів;

2) кількість внутрішніх ланцюгів згорнутої лідсхе.чи;

3) кортеж елементів(контактів) для внутрішніх ланцюгів;

14 . .

4) кількість змішашіх ланцюгів згорнутої підсхеми;

5) кортеж елементів (контактів) для змішаних ланцюгів;

6) кількість зовнішних ланцюгів згорнутої підсхеми; •

7) кортеж елементів(контактів) для зовнішних ланцюгів.

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

1. Ідентифікується черговий елемент у відновленій схемі з елементом у вхідній

СЕП. Коли елемент ідентифікується переходимо на п.З. У випадку, коли на одному рівні сусідів існує два і більше елементів з однаковими кодами, для кожного з них виконуємо п.2. •

2.Визначаються коди згорток для всіх елементів з однаковими кодами елементів

одного рівня сусідів. Ті елементи, які при згортанні з підсхемами дають рівні коди згорток схем (еталонній і відновленій) ідентифікуються. У випадку коли елемент ідентифікується здійснюється перехід до п.5 для ідентифікації наступного елемента. 3.Здійснюється згортка ідентифікованих елементів (контактів). ,

Визначаємо значення коду згортки. , .

4.Порівнюється значення кодів згортки двох підсхем. Якщо кода ріпні, переходимо на п.1., інакше - до п.6.

, 5.Вибирається наступний елемент на певному рівні сусідів. Якщо всі елемента перебрані, то здійснюється перехід до п.6, інакше - до п.1.

6. Виводиться список ідентифікованих елементів, зв'язки між якими відповідають

вхідній схемі, і ім'я неідентифікованого елемента а(ю ім'я елемента,’зв'язки якого не відповідають зв'язкам у вхідній схемі. ■

7.Кінець згортки. ’ : . /

В п'ятому розділі описана підсистема структурної верифікації топології ПС, при реалізації якої застосовані розроблені в даній роботі методологія, методи і алгоритмічні моделі. В представленій підсистемі ТОПОС-Ї5, що функціонує в рамках конструкторської САПР ГІС ТОПОС, основною складовою є розроблений проблемно-орієнтований пакет прикладних програм, що дозволяє вирішувати задачі структурної верифікації, як в процесі синтезу топології, так і по його завершенні, коли, наприклад, здійснюється екстракція СЕП з топології ГІС і встановлюється відповідність топології вхідній принциповій схемі. При розробці ППП використовувались принципи внизсхідного проектування. ППП відповідає всім системним вимогам, що ставляться до проблемно-орієнтованих пакетів прикладних

програм. Структура пакету забезпечує його гнучкість, функціональну відповідність і повноту, чітку орієнтацію на користувача. '

По способу управління ППП відноситься до класу складної структури з довільною послідовністю звертання до програмних модулів. Послідовність звертань до модулів визначається функціональними контролюючими процедурами, що вказуються в діалоговому режимі. Функції управління пакетом зосереджуються в спеціальних модулях, що об'єднуються в управляючу про/раму. Організація звертань до обробляючих модулів здійснюється за допомогою монітору конструктоськох САПР і меню її графічного редактора. В дисертації описана структура пакету, наведені характеристики управляючих модулів і модулів пакету, а також повідомлення, що видаються при роботі підсистеми. Описана проблемно-орієнтована мова управління базою даних компонентів ГІС з використанням • « ■

Металігвіністичної формули Бекуса. Представлені структурні схеми комплексів програм перевірки КТО і встановлення відповідності двох СЕП, а також описано призначення підпрограм цих комплексів, які максимально уніфіковані для використання в підсистемах автоматичного синтезу топології ГІС і' інтерактивного проектування.

Система функціонує в обчислювальному середовищі ОС УМЭ із зв’язком з графічною станцією ЦОТ або ТЕКТЯОМІХ і ОС \Уіпс1о\У5 на ПЕОМ ШМ-РС/ЭХ. В розділі наведені основні експлутаційні характеристики підсистеми верифікації.

В долатках здійснений огляд найпоширеніших методі» кодування графічної інформації, наведені результати роботи підсистеми верифікації і опис меню монітору конструкторської САПР ТОПОС.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

1. Розроблена методологія рішення задач структурної верифікації .конструкторського етапу проектування МЕП, основною особливістю якої є те, що вона дозволяє визначити або модифікувати стратегію наскрізного автоматизованого проектування.

2. На основі проведених досліджень запропоновано метод перевірки КТО для насичених геометричними фігурами технологічних шарів, який, на відміну під існуючих, дозволяє використати наскрізну чисельно-символьну модель топології

16 .

МЕП, що адаптується до об'єкту проектування і можливостей технічного забезпечення САПР.

3. Адаптовано хвильовий алгоритм трасування для рішення задачі перевірки конструкторсько-технологічних обмежень, що в тому числі, дає можливість застосувати апаратні засоби для реалізації алгоритму. Здійснено розрахунок для визначення комбінації пуску різних типів хвиль, що дозволило перевіряти КТО в одному проході з допустимою точністю.

4. Розроблено алгоритм екстракції СЕП з моделі топології МЕП, який

базується на розробленому бітовому представленні номерів трас в моделі топології, що дозволяє залишити незмінною розмірність моделі топології МЕП. ■

5. Запропоновано алгоритмічну модель для вирішення задачі перевірки

відповідності двох схем, що відрізняється від існуючих більшою кількістю параметрів ідентифікації елементів схем. г

6. На основі послідовної згортки схем розроблено алгоритм порівняння вхідної СЕП і відновленої із спроектованої топології, який дозволяє здійснити декомпозицію поставленої задачі і визначити множину елементів у відновленій з топології МЕП СЕП, між якими можлива помилка в комутації.

7. Розроблені комплекс;; програм перевірки КТО і відповідності двох СЕП,

які є складовими конструкторської САПР ГІС "ТОПОС''. Дані комплекси є інваріантні до різних видів МЕП і здатні виявити тополого-метричні і комутаційні помилки, що виникають при передачі даних і допускаються конструктором при інтерактивному проектуванні, а також, запобігають' виникненню порушень КТО при проектуванні в автоматичному режимі. •

По результатах дисертаційної роботи опубліковані такі праці:

1. Ваврннюк 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 І.І. Багатовіконний монітор САПР ТОПОС. - В кн.: Вісник ЛП1Г N 272 :

Вища школа. 1993. с.85-86. ■

3. Павлів О.О., Ткаченко С.П., Чура І.І.. Методика перевірки відповідності спроектованої топології МЕП вхідній ПС.// Матеріали міжнародної наук.-тех.

конф. "Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоелектронних засобів та підготовки інженерних кадрів". - Львів, 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. ХИРЄ. 1990, с.62.

5. И.И.Чура, А.И.Козак. "Препроцессор подсистемы трассировки ГИС." - В кн.: Опыт разработки и применения приборно-технологических САПР. Тезисы докладов 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 І.І. Методологія автоматизованого процесу структурної верифікації в проектуванні топології ПС. - В кн.: Машинное моделирование и обеспечение надежности электронных устройств. - Бердянск, Высшая школа, 1993, с. 103.

8. І.І.Чура/ А.ІО.Бартіш. Представления даних топології МЕП для рішення задач верифікації. - В кн.: Досвід розробки і застосування приладо-технологічних САПР в мікроелектроніці. - Львів: Вища школа. 1993,- с.54.

9. Чура І.І. Комбінований хвильовий алгоритм для перевірки конструкторсько-

техно'логі«шях обмежень на топології МЕП. - В кн.: Досвід розробки і застосування приладо-технологічних САПР в мікроелектроніці. - Львів: Вища школа. 1995, с.191-192. ■

10. Ткаченко С.П., Чура І.І. Екстракція схеми електричної прннципоиої з топології ГІС. - В кн.: Досвід розробки і застосування приладо-технологічних САПР н мікроелектроніці. -Львів: Вища школа. 1995, с.189-190.

. Особистий внесок автора в отримані наукових результатів полягає в тому, що положення, котрі складають суть дисертації були сформульовані і ішріїтні ним самостійно:

1) проведено ана/ііз проблеми структурної верифікації для топології МЕП/1,4/;

2) розроблена методологія рішення . задач структурної верифікації конструкторського етапу проектування МЕІІ/3,5,7/;

3) здійснена класифікація геометричних моделей, які можуть відтворювати топологію МЕП/8/;

4) розроблено комбінований хвильовий алгоритм для перевірки конструкторсько-

технологічних обмежень на топології МЕП/9/; .

5) розроблено та реалізовано програмно-методичний комплекс для здійснення

структурної верифікації, який використовує запропоновані методи, моделі і методологію рішення задач верифікації/2,б,10/. •

19

Abstract.

Chura 1. I. The structural verification methods in the 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 verificational 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 "Львивська полнтэхника", г.Льво», 1996 г.

В диссертационной работе защищается 10 научных трудов, которые содержат теоретические и экспериментальные исследования, посвященные разработке методики и алгоритмической модели проверки конструкторско-технологических ограничений при проектировании ГИС, алгоритма экстракции СЕП но модели топологии МЭУ, алгоритма сравнения входной С.ЭП и постановленной из спроектированной топологии МЭУ, подсистемы верификации .

конструкторской САПР ГИС "ТОПОС-В".

Результаты исследований внедрены в практику реального проектирования.

Ключові слова: САПР, верифікація, методологія, бітова карта, топологія, теоретико-множинна модель, послідовна згортка.

Шдаидано до. друку 2$. »?-.*§б,_ЙЕМЗТ»паперу .60x84 ІЛє Напір газетний. фук офсетний. Безкоштовно. ..

Друкарських листів 1. Зам. ЗЯ. Тирах 100. ■

ІГЩ "Агрософг" м. Львів, Еул. 700-річчя Львова, 63а