автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Многоуровневая варификация супер ЭВМ. Временной анализ и управление конструкторским проектированием

л

и

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК .ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КИБЕРНЕТИКИ

На правах рукописи ЯИЦК08 Александр Сергеевич

УДК 621.3

КНЭГОУРОВНЕВАЯ ВЕР1ШКАЦИЯ СУПЕР ЭВМ. ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКИМ ПРОЕКТИРОВАНИЕМ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное

обеспечение вычислительных иатн, комплексов, . . систем и сетей '

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени . доктора фиэико-штематических наук '

Москва 1992 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте "Дельта" и Институте проблем кибернетики РАН.

Социальные оппонента:

- доктор технических наук, профессор Рридин В.Н.

- доктор технических наук, профессор Шмид A.B.

' - доктор фиаико-математических наук Томилин А.Н.

Ведущая организация: Институт точной механики и вычислительной

техники иы. С.А. Лебедева РАН

Зашита состоится "_'' года в _

часов на заседании Специализированного Совета Д 003,78.01 по эаците диссертаций на соискание ученой степени доктора наук При Институте проблем кибернетики РАН О17312, ЬЬскаа, ул. Вавилова, 37)

С диссертацией ыошо ознакомится а библиотеке Института Проблем кибернетики

Диссертация разослана " /<? " " 1992г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Д ООЗ.Га.01 к.т.н. уLю. бехяев

Сблал херяктеристика работы '' ..„'••

Актуальность проблема !

Увеличений скорости работы элегантной базы сусэственно 1!Э!.'снило временные пропорции из всех конструкт:\вних уровнях ' между затратна на передачу сигналов и их непосредственную ло- , гическую обработку в активных {элементах, что привело к пере- . распределению задачи временной верификации мезду функционально-логическим и конструкторский этапами прсе^тироганил, ебли-' жению этих этапов к возникновению целого ряда новых задач.

Без ссестороннего развития средств многоуровневого скксз-ного анализа временного поселения высокосксростннх логических устройств невозможно ни аффективное проектирование, ни даль-найкее безотказное функционирование высокопроизводительных вычислительных комплексов, создание которых имеет оа;шое народ- . , но-хозяйственное значение как для реализации текущих задач в различных областях, так и рр.л дальнейшего развития общества.

В работе релается попытка осшсдить и систематизировать . зти проблемы на основе опыта конкретной разработок Проблемы проектиров&чиа линий сояаи яри работе устройств на частотах быееэ 50 цРц имеют как бы три составляющих: порвал осязана с ;; ограниченностью скорости распространения сигналов, вторая - с . отражением сигналов от неоднородностий, а третья - с физи- "•• ческой реализацией связей, учитывающей как первые 'два состав-' .- лающие, та:; и ограниченность трассировочного пространства. • '■ Т.е. в традиционные методы конструкторского. проектирования, • • работающие в ' осносном по геометрическим критериям связности, !

пданарности, равномерности, ».¡пнимяльности длин и т.д., несбхо-" . димо органически вписать временны«'? критерии Работы схем. . •. .•

Цель работы и эздачи исследования

Цель к работа является разработка методологии временной' '• ' верификации' логических устройств, выполненных на нескольких конструктивных уровнях, и выработка методов управления логи*-' ческим и конструкторским проектированием на сскссе критериев,,.; .. полученных в результате временного анализа. В работе ставятся • И решаются проблемы комплексной формализации процессов прогно- •-, рирования временного поведения слокных высокоскоростных логи- '

- £ -

ческих устройств на различных этапах их создания, где комплексность формализации понимается и как решение связанных между собой прикладных задач, и как создание САПР, способной эффективно решать эти задачи.

Основными задачами исследования явились:

- изучение методов и критериев проектирования супер ЭВМ и влияния их на задачи и структуру САПР;

- разработка принципов построения САПР, позволяющей успешно достичь поставленные цели;

- систематизация задач временной верификации и выработка. соответствующих классификаций, моделей данных и структур программных средств;

- разработка принципов многоуровневой организации временной верификации;

- выбор методик расчета временных параметров ИС и разработка принципов схемотехнического анализа структур логических схем с целью формализации процессов расчета;

- разработка и анализ различных способов первичной обработки и отображения информации о временных характеристиках устройств;

- выработка эффективных критериев для основных задач конструкторского проектирования и разработка способов их вычисления ;

- выбор моделей линий связи для расчета их временных характеристик и разрайорка методов обобщения полученных в результате моделирования данных для их использования в САПР.

Методы исследования

.г Для решения поставленных задач использовался аппарат теории моделирования логических схем, конечных автоматов и длинных линий, а также привлекались элементы теории множеств, теории графов и математической статистики. Положительное влияние на успешное решение ряда задач оказал и накопленный опыт в области технической диагностики.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем. * . .

1. Разработаны принципы многоуровневой временной верификации

■ • г. ' '■■ ■■ V.; . -

высокоскоростных логических устройств и " структура САПР, .7 обеспечивающая решение этой задачи. •у 2. Предложены изтода фриалиаованного расчета задержек сигналов для различных форм представления объектов пролш:рова-ния, йшйчсд зс-нтильнсе представление с>:еш,

3, Получена . полная классификация споссбоа записи л хранения информации в триггерных структурах, позволяйся алгоритг.^.зиро-

, . Еать процесс вычисление временны» соотношений.

4. Произведен анализ влияния логической, временной и ¿ункци-онапьной избыточности схем на адекватность результате« «р-мен-ьой перификации. " '

б. Разработаны алгоритмы управления конструкторским проектированием на основе критериев, полученным из рр^йкного анализа 1'; устройств. -

; 6. Лроддомежы принципы организации схемотехнического контро-' ля логических устройств.

?., Предложена методика анализа временного поседения сигналов в реальных линиях связи.

На защиту выносятся указанные в л. 1-7 научю» р^аульта-

... ты.

;• Теоретическая значимость

Теоретические результаты, полученные б работе, слу-

. теть основой для разработки систем автоматизации преек?и;:саа-, Яга ошокопроиааояигельных логических устройств л позры^д от-'.;• дельных прикладных пакетов, предназначению; для проведения д..ыногоуроенбвой верификздм, активно участьую^-п ь щ оцвссе ; проектирования. Получателю результаты да&т воаыздгость, кроме .того, формализовать ряд задач, связанных с прсгкг'ир1-.?'.-.нием ;" тестового обеспечения, схемотехническим контролен, логической верификацией.

Практическая ценность ■•• • ' Разработанные принципы и алгоритмы пепдошл П|\.г.одить качественное многоуровневое проектирование сдохли:: дс.гичг.-сиих устройств, • обеспечиьая их максимальное • бдогродейс.т;.*«', оба-VI ' «&исироаьннос5ь функционирования во времени, высоки;» у.;сиень зая^шэнности от искажений сигналов в яинилх смай. Пр<=-длоу.рн-}ше методы активного вся действия результатов временною анализа на процедуры проектирования сокращают цикл проектирования,

- 4 -

обеспечивая быструю сходимость процесса.

Реализация результатов работы

Все изложенные в работе принципы и методики реализованы при создании коллективом специалистов САПР, обеспечивающей проектирование ИС, блоков и устройств супер ЭВМ "Электроника ССБИС". Данная САПР фукнционирует в ОС Дне пак на ЭВМ БЭС Кб, СВС, ЗльбрусК-Б. Большинство задач, решаемых с ее помощью, относятся к проектированию блоков и устройств (конструкторское проектирование, временная верификация, Выпуск документации и т.д.). Кроме зтого в рамках системы были созданы программные средства для проектирования элементной базы, как непосредстве-но связанные с рассматриваемой задачей (временная верификация, схемотехнический контроль), так й имевшие самостоятельное приложение (расчеты мовдостных и тепловых режимов, тестовое обеспечение производственного контроля, логическая верификация) .

Материалы работы легли в основу учебного курса "САПР высокопроизводительных вычислительных комплексов", который читается автором на базовой кафедре 2:33 МИРЭиА с 1989 года. На базе рассматриваемой САПР разработан комплекс курсовых работ', производились практические занятия и производственное обучение

студентов, выполнялись дипломные работы.

1

* *

Апробация работы

Основные положения и результаты работы были представлены на: ♦ -

VII Всесоюзном совещании-семинаре "Автоматизация проектирования современных ЭВМ" (г. Симферополь, 1979г.);

f Всесоюзном совещании-семинаре "Автоматизация, интеллектуализация и роботизация производства" (г. Семфирополь, 1985г.);

Всесоюзной конференции "Теоретические и прикладные вопросы разработки и эксплуатации САПР РЭА и БИС" (г. Львов, 1985г.);

XII Всесоюзной школе-семинаре по технической диагностике (г. Винница, 1986г.);

VI Всесоюзном совещании по технической диагностике (г. Ростов-на-Дону, 1987г.); ....

I Всесоюзной конференции "Проблемы создания супер ЭВМ"

(Г. Минск, 1987г.);

XIII Всесоюзной школе-семинаре по технической диагностике (г. Ереван, 1987г.);

I Международной научно-практической конференции "САПР СВТ'е9"Сг. Ленинград, 1989г.);

Всесоюзной конференции "Теория и практика построения интеллектуальных интегрированных САПР РЭА и БИС" (г. Звенигород, 1989г.);

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 14 разделов, заключения и 6 приложений и содержит 177 стр. текста, 20 иллюстраций и 69 библиографических наименований.

Публикации

По теме диссертации опубликованы десять печатных и пять научных работ.

Обший подход к решению

Известный блочно-ориентированный подход к времеменной верификации, где размерность задачи пропорциональна количеству элементов, дает возмошость только оценить временные характеристики схемы, но не позволяет активно влиять на ее оптимизацию с целью позыгаения быстродействия, т.к. при этом подходе отсутствует информация об отдельных составляющих временных затрат. Кроме того, блочно-ориентированный подход не дает возможности свертки временных параметров для организации многоуровневого анализа.

В работе выбран подход, ориентированный на анализ временных параметров логических путей в схеме. Это дало возможность досконально исследовать временные характеристики схем и актив- '• но влиять на оптимизационные процессы Проектирования, особенно на этапе конструкторского проектирования.

При пути-ориентированном подходе более строго формализуются такие задачи, как вычисление взаимодействия событий в триггерных станциях, выявление, классификация и анализ избы- • '"„ точности в схемах. Возрастают и возможности статистического ■'."'' анализа временных характеристик. Результаты расчета могут быть' использованы не только для анализа схемы и ее оптимизации на зтапе проектирования, но и при производственном контроле дина-.

- б -

мических характеристик устройств..

За указанные преимущества подхода приходится расплачиваться возрастанием размерности задачи на текущем уровне композиции схемы. Однако, для снижения размерности задачи и затрат вычислительных ресурсов здесь могут быть использованы: введение большего числа уровней представления объекта анализа; оптимизация структур хранения и способов доступа к данным; программные средства установления эквивалентности путей в схеме.

Содержание работы .

Введение. Дается обоснование актуальности темы. Формулируется цель и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы, апробация работы, обш^й подход к решению. Дается краткий обзор.

Глава 1 - "Критерии проектирования супер ЭВМ и СЛГР" -посвящена анализу критериев проектирования ЭВМ на различных этапах. Ее цель - показать, какие критерии доминируют на соответствующем этапе (архитектурном. функционально-логическом, схемотехническом, конструкторском, технологическом) и каковы тенденции изменения этих критериев в-общем развитии. -«

Основная точка зрения состоит в том, что по мере увеличения скорости срабатывания элементов, как одного иэ факторов, определяющих производительность ЭВМ. временные критерии функционирования становятся доминирующими. Особенно жесткие требования накладываются при проектировании линий связи, на которых временные потери при рабочих частотах порядка ЮОмгц составляют более Как следствие ¡¿того, наибольшим изменением подвергается конструкторское проектирование (Ш.

г Анализируя тенденцию увеличения удельной плотности элементов, показаны причины роста значения временной верификации. В частности, при увеличении степени интеграции элементной б&аы взрастает как сложность расчета временных параметров, так и влияние на них характеристик линий связи.

Рассмотрена роль САПР в обеспечении надежности. Предложена концептуальная модель, суть которой заключается в представлении объекта проектирования как лноговариантных иерархических структур, компоненты и сеяаи - в .соторых отражают физические

и/или информационные сущности. При этом надежность объекта

«

предлагается рассматривать как совокупность надежности его компонент и связей. Перечислен ряд средств САПР, направленных на обеспечение надежности функционирования.

На основе рассмотренного материала делается вывод, что для еффективного проектирования высокопроизводительных вычислительных комплексов необходимо наличие в САПР средств всестороннего анализа характеристик создаваемых устройств. Результаты итого .анализа необходимо активно использовать в управлении ходом проектирования. Процесс управления должен носить систематический характер на всех этапах проектирования. Анализ временных характеристик о6*ье;сюв проектирования при возрастающих скоростях обработки информации носит приоритетный характер, особенно на этапе конструкторского проектирования.

Глава 2 - "Принципы построения САПР". Целью данной главы является выявление основных свойств, которыми дол.таа обладать система проектирования для успешного выполнения кяк задач ве-рифшгации, так и всего процесса в целом. В работе выделены следующие свойства:

-локальность проектирования - система должна на различных этапах обеспечивать проектирование как отдельных устройств, так и отдельных их частей;

-поддержка процесса проектирования сверху вниз - возможность последовательной структуризации и обеспечение формального интерфейса между подструктурами для логической целостности проекта;

-поддержка процесса проектирования снизу вверх - возможность последовательной деструктуриосции;

-обеспечение откатов в процессе проектирования - возможность вернуться на несколько шагов назад, с сохранением или без, неработанных результатов;

-структурность процесса проектирования - в системе должны быть развиты средства,- позволяющие на основе опыта квалифицированных разработчиков фиксировать типовые маршруты проектирования для данного класса обьектов;

-гибкость к изменениям в объектах проектирования как до выпуска документации и сдачи ее в производство, тек и на стадии ее сопровождения.

Указаны средства достижения приведенных тактически*

- а - •

свойств и выделены такие стратегические аадачи САПР как: способность к развития) через развитие технического, математического, программного, информационного, лингвистического обеспечении САПР; стандартизации перечисленных обеспечений; достоверность и полнота хранимой в системе информации.

Гласа 3 - "Задачи временной верификации". Задачи временной верификации в работе разбиты на группы:

- анализ временных характеристик рассматриваемого объекта;

- получение- временных критериев .для схемотехнической оптимизации объекта;

получение временных критериев для управления конструкторским проектированием;

- расчет внешних временных параметров объекта.

Основой при решении этих задач в работе является

расчет временных параметров схемы на основе ее структурного представления без подачи входных воздействий и вычисления логических значений. Считается, что сигналы от источников к приемникам распространяются по заданному множеству логических путей, а данное множество, используя схемотехнические призиыш (типы источников и приемников), разбивается на классы, в каздом из которых работает определенный нлбпр временных критериев.

Разсматрип-чоми"! объект проектирования представим в виде множества рздиокомпонент и многоуровневых . (физически разнородных"! сьлэ.'и ыезду ними. В втой .же иерархии удобно производить и временные расчет, и'люлвзул на каждом уровне' различны« модели. Наиболее оЭДскткьно для рассматриваемого класса объектов воспользоваться схемотехническим моделированием только на уровне нижнего элементного маиса, получив ' таким обр:юом исходные врем>;нние зависимости и параметры, а далее на отой основе перейти к табличным методам расчета. Такой выбор моделей обладает достаточной гибкостью, методологически нриблиьэи к рглработчику, созданному структуры логических схем, и проаволает всадить иерархический подход при решении рассматриваемых задач.

Далее характеризуется каждая группа задач, отмечаются принципиальные моменти и основные трудности. Приводятся пути

- в -

решения. Так, например, анализ временных характеристик объекта заключается в проверке множества временных отношений, нарушение которых приводит к неправильному функционированию схемы. На основе полученной информации разработчик иди переходит к последующим процедура!/, или возвращается назад: изменяет структуру схемы и параметры радиокомпонент, переразмешает элементы, снимает и переразбодит цепи и т.д.. Принципиальным моментом здесь является наличие активной двухсторонней связи с разработчиком. При 'построении этого интерфейса необходимо обеспечить функциональную полноту, структурировать и оптимизировать объемы вводимой и выводимой информации. При этом в работе выделены два рода отображения. Первый - ато отображение статистических 'характеристик, когда выдается информация в виде рааличных распределений, например, гистограмма количества путей от величины задержки распространения в них. Второй - это отображение для каждого выделенного пути полной информации о распределении задержек на отдельных его участках, что дает возможность производить локальную оптимизацию.

При рассмотрении задач получения временных критериев для управления КЛ выделены три процедуры: размещение, обход контактов и трассировка. Основой этого управления является понятие запаса по быстродействию, связанного либо с парой размещаемых элементов, либо с парой контактов одной цепи, либо с некоторой совокупностью элементов или-пар контактов.

Расчет внешних временных характеристик каждого рпегма-фи-ваемсго объекта позволяет осуществить иерархическую временную верификаций устройств. Введение иерархий проди;¡топало двумя основными причинах;«: невозможностью одновременного проектирования различных конструктивных единиц и большой размерностью задачи. Общая идея заключается и последовательной декомпозиции Временных параметров спроектированных объектов с дальнейшим использованием этой информздии при создании объектов следующего уровня иерархии.

Отметим основные факторы, влияющие на сложность решения задач этой группы. Первым является получение достоверных исходных данных, от точности которых эпвнеит. ИФжтипноеть всех дальнейших отапои. Вторым фактором является принятая система синхронизации, знающая как на состап временных критериев, так и на алгоритмы их вычисления. Третий Фактор слоя-

ности - ато принятая схемотехника построения станций на данном уровне композиции. И, наконец, на сложность решения определенное влияние оказывает сложность моделей расчета.

Глава 4 - "Временные критерии работы цифровых устройств". Цель главы - показать на примере типичных способов организации процессов Функционирования логических схем принципы формирования временных критериев и пути их вычисления. В главе формулируются основные понятия в &той области.

Очевидно, что временными критериями правильной работы схемы при различных способах синхронизации являются временные неравенства, выполнение которых обеспечивает корректную выдачу, передачу и прием информации между парши, тройками и т.д. синхронизируемых алиментов памяти (станциями). Понятие "станция" возникло при разработке схем с конвейерный способом обработки данных и обозначает любой синхронный последонательност- ' ный элемент: триггер, регистр, счетчик, ЗУ и т.д..

Дслее рассмотрены неравенства для станций, выполненных на НС-триггерах типа:

г*ираабросьиац)+ир) +кп0дг) < т', (1)

1ШК>)+ир)-иуд)-2*иразб|/ос) > 0.,где (2)

I(разброс.) - время разброса прихода фронта ЬН сигналь синхронизации на вход станции;

КОЮ) - гремя срс-батквания станции, т.е. время распространения Фронта 1.(1 сигнала синхронкаацпи от входа (СИ) , до выхода <0) передающей станции;

Кр> - суммарное врсмл распространения сигнала от . выхода П{;редвкид(.'й станции до входа принимающей; г Кподг),Кудз - время подгодонки н удержания прнним/адэдэй станции;

Т' - длителпюсп. такта синхронизации Т или его части.

Неравенства 1 и 2 необходимо выполнить для всех логических путей Р.И (Рп-1,.....И ы^ду п«|*.;Д5вдей 1 станцией

(1-1, т) и пришшчошей з станцией < ,,.. . ,ф .

Очевидно., что нерсак?нетпа 1 и легко сбсбадть при наличии сдвигов между снн:фосигьши.и,:й (¡а входах, корректируя значение Т" . .

рассмотрены временные отношения, когда элементом хранения

является синхронизируемая Ь-защелка, в которой события на выходе вызывают или открывающий прием фронт синхросигнала (исиф), или событие на входе данных сиоф) при соответствующем значении синхросигнала. Например, для двухтактной синхронизации (рис. 1) при передаче информации между I и 1 станциями без учета времени Ь(разброс! имеем.

I--1 I-1

СИК -1 КЯ) 1-—1 1-

I I I-1 .1 (—

СИЗ---' КВ) '----1

'I |<- 2 ->| I

Рис. 1

При позднем приходе данных на 1 и ] и иподгр - Мподг!):

ге->лВ: ЬШОП+ир) < 2, (3)

КВДи+Кр) < Т - 2. ' (4) При раннем приходе данных на 1 и позднем на к

иСИ01)+Мр)+иподг])-иЯ) <2, (5)

(В->]1?: иСИ(}1)+ирт(подг.|)-1(В) < Т - 2. (6) При позднем приходе данных на 1 и раннем на ^

' ЬШОП+ирЫСподгр < 2 - КЮ <7)

íB->jR: КПОП+Кр^-гСподг!) < Т - 2 - МВ) (8)

Из 6-8 видно, что, чем больше 1Ш) и КБ), тем большую неопределенность приобретают временные критерии, хотя разработчик получает возможность варьировать длительностью такта между станциями. Принимая иСИСР'КБО), из 6-8 получаем аначз-ние этой неопределенности (величины общего заека) для :

где иЯ)Ч(подг1) - вто максимальная величина, передаваемая предыдущим ступеням иэаемП, а КВ)-КиолГ]) последующим ступеням Мзаеир.

Далее приведены процедуры временной верификации при я-ию-кв^о.бт.

Анализ временного поведения схемы с рассмчгривьемой системой синхронизации распадается на ряд задач в зависимости от исходных данных, которыми являются заемы на входах схемы и период Т. К ним относятся: анализ на выполнение временных отп

ношений при заданных значениях 1:(подгвх) и Т; расчет достигнутого быстродействия при заданных 1,(подгвх); расчет допустимых Кподгвк) при заданном Т; расчет и.подгвх) и Т при условии истинности всех заемов Кзаем) (реальные допустимые заемы при фиксированной величине такта Т).

Последние три задачи являются итерационными, т.е. решаются за несколько проходов по структуре схемы или графу (3 (в 6 вершинами являются станции, входы и выходы схемы, а ребрам приписаны соответствующие времена распространения).Заметим, что количество итераций здесь зависит не только от характеристик схемы и исходных данных, но и от итерационного шага.

Контроль задержек при заданном такте Т и максимально допустимых зашах на входных станциях позволяет-сделать вывод о временных параметрам схемы при наихудших условиях на входах.

Расчет, при котором фиксируется факт наличия станции с нулевым "истинным" займом на всех путях между любой входной и выходной станцей, дает пра&о говорить о независимости выходных временных параметров (КСИф) от времени прихода входных данных и тем. самым формировать данные о временном поведении по входам и выходам схемы для использования их на следуюшэм уровне иерархии. •

Расчет при заданном такте и нулевых заемэх на входных станциях дает возможность оценить достижимость этого такта внутри схемы и вычислить величину минимальных ааемов для проверки соответствующего отношения.

, Рассмотрена следующм задача временной верификации при фиксироо£иоюй величине такта. Если при нулевых входных ьаемах такт достижим, а в случае максимальных входных заемов либо выходные аадер;ши КСОД) схемы зависят от задержек на входах данных, либо нарушаются временные отношения вида:

Кподгр+"Ь(ра.-5брос)+1(р)+К001) < Т-Коаем1), то возможно найти нетривиальный набор Кподг]), при которых как нарушения, так и заьисямость от входоп, отсутствует. Здесь опять полученные данные можно попользовать'для независимой временной верификации сяедуюдаго уровня иерархии.

Глава 5 - "Задачи временной верифиглции и структура данных" - посвяш^на анализу исходных данных, необходимых для проведения временной верификации. Для этапа 1У1 выделены следующие

,' '. - ю -группы данных. .

Статические (квааистатичеосие) библиотечные данные о характеристика:: элементов, стуктурное . объединение которых представляет проектируемый объект, данные о базозой констру!С-ции.

Данные о структуре проектируемого объекта в виде набора вхождений элементов и цепей, связывающих сигналы вхождений.

Данные, синтезированные в ходе КП: информация, полученная в результате компоновки, и размещения вхозодений, где каждому сигналу .вхождения сопоставляется множество контактов, привязанных к координатам пространства; информация, полученная в ходе трассировки, где каждой цепи сопоставлена трасса, имеющая физическую сущность (геометрические, электрические, технологические параметры).

Данные, управляющее процессом анализа и расчета. Здесь общность распространяется на сами данные, структуры их хранения, процедуры доступа к ним, лингвистические средства.

Рассмотрены организация данных об объекте проектирования, обеспечивавшая аффективный структурный анализ в произвольном направлении.

Глава б - "Классификация входных сигналов элементов". Для управления движением через элементы от входов к выходам целесообразно ввести классификацию входов элементов по типам. Такая типизация позволяет однозначно выбирать критерий проверки и планировать дальнейшие действия. В работе предлагается следующая классификация, где каждый вход характеризуется ограниченным рядом частично совмещаемых типон.

Тип "данные" - синхронизируемые входы, для которых определены времена подготовки и удержания * относитеньно соответствующих входов синхронизации.

Тип "синхронизация" - входы, к которым возможна подзодка сигналов синхронизации и от которых в атом случае ведется анализ и расчет синхронных процессов. С входом этого типа' могут быть связаны выходные сигналы элемента с соответствующим набором данных,включая времена распространения Ь(СИ)>. .

Тип "номинационный" - вход, взаимодействующий с выходами через комбинационные подсхемы. Характеризуется

- 14 -

временами распространения t(p).

Тип "разрешения синхронизации" - у этих вводов определены времена подготовки и удержания относительно соответствующих входов синхронизации. В отличие" от входов типа "данные" на этих входах могут работать другие временные ограничения.

Тип "сброс" - присваивается входам, иыеюшим, с одной стороны, связь с выходами (определены tip) ),с другой стороны -когда дальнейшее продвижение от этих входов к выходам с точки зрения задач временной верификации в ряде случаев нежелательно (например, асинхронные входы сброса и установки триггерных станций). ...

Тип "выделенный" - присваивается входам, у которых отсутствуют полностью формализованные временные критерии, или эти входы следует выделить по действиям.

Предлагается структура хранения этой- информации в виде графа. Приводятся примеры.

Глава ? - "Задачи схемотехнического контроля и временная верификация". Исходя из выбранной выше идеологии временной верификации, на каждом уровне анализа (БИС,блок,...) необходим схемотехнический контроль норм проектирования, чтобы гарантии ровать работоспособность как самих устройств, так и их моделей, лежащих в основе того или иного временного анализа. Развитой „схемотехнический контроль, кроме основной своей аадачи -соблюдение правил проектирования, разгружает текст других программ от излишних проверок на корректность исходных данных.

В работе предложи объектно-ориентированный подход к схе-мотехничиексму контролю.

Пусть "сбгект" - &то имя объекта и мноайство атрибутов объекта, а "атрибуты" - это типы, значения, объекты..

Типы - множество перечислимых значений из введенных классификаций.

Значения - физические значения, характеризующие объект или количественную связь с другими ""объектами.

Объекты, входящие в объект, характеризуют ыноиество связей (отношений) с данным объектом вида: структурных; логических; количественных; алосрсдатвенных или условных.

Тогда задачи схемотехнического контроля можно свести к:

- перечислению объектов контроля;

»

- формулированию правил, пртсладываемых к атрибутам объекта;

- факторизации отношений, содержащихся в правилах.

Как при выработке правил, так и при их формулировании следует минимизировать (ограничивать) количество уровней поиска информации. Опыт показывает, что количество уровней должно быть не более двух, т.е. в правило включаются атрибуты объекта (первый уровень) и атрибуты атрибутов (второй уровень^.

■ Далее приведены р.азличные примеры.

Глава 8 -"Расчет задержек БИС". Цель данной главы - дать . методику расчета задержек БИС на основе табличного представления данных и очертить общую канву пакета с данным функциональным назначением.

Решение задачи извлечения временного поведения схем, реализованных в БИС, основывается на описанном выие принципе глобального расчета задержек по всем логическим путям, где компонентами схемы являются макроэлементы (функциональные ячейки (<1Я) или их фрагменты).

Раздел 0.1 посвяшен анализу исходных данных и выбору их представления. Основными единицами схемы взяты ФЯ и множество типов цепей. В результата анализа исходные данные разбиваются на две группы. На осноне первой группы формируются таблицы задержек для каждой 4Я, хранящееся вместе с другой информацией в библиотеке элементов. Ко второй группе данных относится информация о зависимости временных параметров от характеристики цепи (количество объединенных выходов, количество и виды нагрузок, емкость связи и т.д.). Для различных типов цепей ати характеристики -различны. Типизацию цепей можно производить по типу источников, приемников, нагрузочных резисторов, технологии выполнения связей. Ввиду многообразия и нестабильности ату информацию удобно хранить в пакете программ в виде нчбора процедур и функций, Дачные второй группы могут носить как статический, ' так и динамический характер. Так, например, емкость связи может быть оценена статически из количественных параметров цепи и технологии или динамически на основе дянных конструкторского проектирования.

Для псшшяния конкретных примеров описания исходных данных, данных в приложении, в разделы приведены основные моменты

конкретной методшси расчета БИС, построенных по ЭСЛ техноло-' гии, где задержка в пути, проходящем через последовательную цепочку <ЕЯ, разбивается на две суммы: аадержки «Я и задержки цепей. ' ■ .

Задержка каждой 4/Л обусловливается собственной задержкой, отклонением опорного напряжения на выходе Ш и случайным отклонением логического уровня на выходе <Щ. Собственная задержка 'И различна для перепадов НЬ и ЬН и зависит от крутизны входного фронта: V-*'

ир<Ш) » 1(р.нЩ> + 'Ю*( Квх.фр) -ДЛнсм.фр) ), где Кр.нФй) - номинальная задержка распространения <Ш, ■ К1 -козффициент влияния входного фронта на величину

задержки ФЯ, Квх.фр) - крутизна входного фронта Ш-, Мном.фр) - номинальная крутизна фронта сигнала. Т.е. для расчета времени распространения здесь необходимо рассчитывать и крутизну фронтов сигналов, значения которых в свою очередь зависят от многих факторов, включая и крутизну входного фронта. Так, собственный выходной фронт Ш можно оценить как; -

Ь(фр®1) ~ ифр.нФШ + К2*( Мвх.фр) - инОм.фр) ), где ифр.нФй)' -номинальная крутизна выходного фронта Щ, К2 -коэффициент влияния входного фронта на крутизну . , ' выходного фронта. В разделе 8.2 произведен анализ влияния избыточности схем на расчет временных характеристик. Выявлены виды распространения логического перепада по некоторому пути в схеме (одномерное; параллельное; параллельное, разнесенное ро времени) и причини ьевозмоллости саздания условий его 'прохождения. Рассматривается структурная, логическая и временная изйыбоч-Ность. Выявлен ряд структурных признаков наличия избыточности В схеме, позволяющий в некоторых случаях свести рассматриваемую задачу к простым аористическим алгоритмам. Предложено а общем случае для анализа избыточности использовать регулярный метод синтеза тестовых последовательностей 12,3),

В раздало 8.3 проанализированы временные соотношения в триггерьых станццлх. Сложность для формализации вычислений Временных соотношений ¡моментов памяти связана с неоднозначностью взаимодействия данных с синхронизацией, кодозависи-

мостью прохождения перепада внутри станции, сложностью структурной идентификации. Последний фактор присутствует в основном, если станции утроятся на нескольких ФЯ по различным принципам ("размытые" триггеры в "море вентилей").

Получена классификация способов записи и хранения информации в логических структурах с обратными связями (ОС):

- записи 'С обрывом ОС за счет сигнала синхронизации и переходом ОС в нейтральное состояние после смены состояния синхросигнала (переход с переключением); \ '

- ааписи с парафазной передачей информации в ОС. Здесь по сигналу синхронизации ОС переходит из установочного состояния, определяемого сигналом данных, в нейтральное. Причем, данные одновременно воздействуют на оба вентиля ОС,.создавая на одном нейтральное, а другом установочное значение *(особый переход);

- запись с однофазной передачей информации в ОС, где данные в виде установочного состояния поступают на вход одного иа элементов ОС, в то время как на вход другого элемента ОС подается нейтральное состояние (нормальный переход).

На основании этого можно утверждать, что в основе расчета временных соотношений синхронных схем лежит взаимодействие синхросигналов с остальными сигналами схемы в фиксированных . типах точек взаимодействия (пары входных сигналов элемента (элементов)). Таких типов четыре: точки приема информации, точки хранения информации, точки опроса состояния триггерных станций, точки блокировки (управлений) синхросигналов. Физически эти точки могут совпадать, а часть типов точек отсутствовать.

Таким образом, для того чтобы рассчитать временное поведение синхронной сх^ыы, необходимо структурными методами выявить три момента: точки взаимодействия сигналеп разрешения с сигналами синхронизации; точки взаимодействия сигналов данных в триггерных станциях с сигналамисинхронизации; кодозависимые пути прохождения перепадов п триггерных стчцшх при их перек-. лючениях с учетом возможного наличия временной избыточности. , ■

В разделе 8.4 даны элементы программной реализации расчета задержек БИС. Процедура расчета разбита на последовательно выполняемые задачи:

- извлечение текущей конфигурации схемы к формирование структур данных для обработки;

- извлечение из библиотек информации' о задержках' элементов и о внутреннем взаимодействии сигналов элементов;

- формирование данных о задержках в цепях по результатам

КП;

- структурный анализ схемы:.

- вычисление приращений задержек и фронтов сигналов от нагрузок для каждой цепи или пары сигналов цепи (предварительно производится классификация цепей в зависимости от типа источников и приемников, технологии реализации связи);

-- выявление элементов локальной памяти (триггеров или триггерных структур);

• -- выявление структурной, логической и временной избыточности схемы;

- построение опорного "дерева" разводки сигналов синхронизации, идентификация триггерных стачций и точек взаимодействия;

-- идентификация асинхронных элементов памяти;

- расчет временных параметров схемы: вычисление внешних временных характеристик, временных запасов по быстродействию, максимального быстродействия, критических путей и т.д..

Обратим внимание на два в&чшых момента. ■ Первый связан с выработкой критериев останова продвижения по структуре схемы. Здесь, кроме очевидных моментов. таких как останов по достижению выходов схеыы, входпв двухступенчатых триггерных станций, существует проблема обрывй зацикливания на локальных обратных связях с распознаванием их от псепдо обратных связей, останова при взаимодействии с протигю^адниш и однолетними синхросигналами, "остансна на одноступенчатых синхронных и асинхронных триггерных станциях. Второй момент связан с решением проблемы наличия или отсутствия "просвета-по данным" при записи информации в двухступенчатые триггерные станции, где изменение'сигнала на выходе мо.чйт бить связано"не с фронтом - синхросигнала, а с перепадам на входе дачных.

01'метим, что программны..' средства расчета временных характеристик ВИО имеют по^!Житс!Льный побочный эффект - они включают в собя: вторичный более глубокий схемотехнический контроль но нагрузкам илемс-нтов; контроль правил построения триггерных станций; контроль за глобальными обратными связями; контроль правил рааводкм синхронизации; контроль правил

- 18 - -

обеспечения контролепригодности схем и т.д..

Наличие этих средств оказывает большое влияние на всю дальнейшую разработку как самих БИС, так и устройств, их включавших.

Глава 9 - "Расчет задержек блоков". Цель данной главы -дать методику расчета для объектов проектирования, реализованных на следующем после ИС конструктивном уровне.

Существует ряд причин для выделения данного конструктивного уровня: после этапа создания.элементного базиса на ИС этот уровень наиболее трудоемкий как для разработчиков, так и для САПР; характеристики линий связей здесь в наибольшей степени влияют на параметры реализуемых устройств, в первую оч-редь, на их быстродействие, и, следовательно, временной анализ, выработка временных критериев и управление КЛ на их основе здесь наиболее актуальны; необходимо получить вложенность временной верификации; однотипность моделей линий связи; геометрическая целостность объектов; обособленность КЛ.

Общая идеология расчета здесь остается аналогичной ранее рассмотренной. Временные параметры рассчитываются для множества логических путей. Логическая связность определяется иа стуктуры схемы и элементов. Последняя определена ранее и отображена в структуре таблиц задержек элементов, откуда берутся и значения их временных параметров. Временные параметры линий связи рассчитываются, исходя из текущей информации о геометрии трасс. Пути разбиваются на классы в зависимости от типа начальной и конечной вершины. Для к-'*жцого класса путей определяется временной критерий Функционирования.

Расчет задержек обеспечивает решение трех видов задач (рис. 2)-. контроль за временными параметрами схемы; управление (формирование критериев и ограничений) процедурами КЛ; определение внешних временных параметров схемы.

В раздело 9.1 анализируются исходные данные. Выделены следующие группы данных; структура схемы; библиотечные данные, со элементах схемы; конструктивное исполнение схемы (бааоЕая конструкция, текущее состояние разработки: координаты кочтак- , той, порядок обхода контактов цепей, геометрия трасс); характеристики системы синхронизации для определения №«борз типов вершин, базовых точек отсчета, фазовых сдвигов, критериев ве-

рификации; электрические параметры линий связи (волновые сопротивления, емкости элементов трасс,номиналы согласующих резисторов, вольт-амперные характеристики сигналов ИС и т.п.); интерфейс с пользователем (задание подсхем,. значений задержек, типа расчета, состава и Еида отображения результатов и т.п.).

В разделе 9.2 описан процесс расчета задергкек путей, который,. как видно из рис. 2, является структурным ядром при решении рассматриваемых задач.

Процесс разделен на три стадии по степени динамичности исходных данных. На первой стадии формируются оперативные структуры данных о схеме, множество начальных вершин,, оперативные структуры таблиц задержек элементов и привязка их к схеме. На второй стадии обрабатываются 'данные' о текущем состоянии КП. На третей стадии, после получения исходного задания (рассматриваемой подсхемы, сначений задержек (вид расчета), формы выдачи и т.д.) вцполнаетря сам расчет.

Расчет ведется на основе анализа задержек для каждого дерева, построенного на основе логической связности от каждой начальной вершины. При построении дерева все числовые характеристики фиксируются в неинтегрированнном виде. После каждого построения дерева происходит его обработка согласно поставленной задаче: запоминание накопленной информации в буфере вывода, статистическая обработка, вычисление и накопление временных критериев для КП. ' • «

Рассмотрены условия . формирования останова продвижения по структура схемы, дани классификации путей.

Б разделе 9.3 рассмотрены два взаимно дополняющих способа отображения результатов расчета: выдача исчерпывающей информация. о каждом выделенном разработчиком пути или отдельной трассе и отображение после статистической обработки в виде различных распределений, экстремальных и средних значений параметров и т.п.. Первый способ дает возможность принять решение на уровне локальной оптимизации, второй - выработать глобальные критерии оптимизации.

Приведены конкретные формы отображения и результаты статистической обработки данных, Даны рекомендации по использованию полученной информации.

г

В1 -—I г

подсхема

_1 L

| таблицы | задержек

| элементов —5--

грубая модель линий связи

точная модель линий связи

_1 1_

_1

г

X/

н

V

отображение временных параметров

I 1> I I I I I

приоритетная сортировка цепей

~> г

РАСЧЕТ || текущие

ЗАДЕРЗЕК ПУТЕЙ |! характеристики

|i линий сбязи --,-1 Ц--

1/

1 г

размещение с )1 вычисление оптимизацией по || внешних временных

быстродействию

характеристик

ч/

--1 г

определение обхода|| контактов цепи с 11 ограничениями длин|1

_:_I

занесение

схемы в библиотеку

трассировка с ограничениями на задержки трасс

Рис. 2 Расчет задержек блока

Глава 10 - "Управление конструкторским проектированием". В главе рассмотрены методы получения на основе расчета задержек по логическим путям критериев для задачи размещения, ограничений ' при решении задачи выбора обхода контаотов в цепи, критериев для определения порядка трассировки цепей и ограничений на длину трасс в задаче трассировки.

В качестве критерия для задачи размеи^ния выбрано дости-

- ЯВ -

жение максимального или заданного быстродействия, т.е. требуется для каждого элемента определить позицию с учетом конструктивных и технологических ограничений так, чтобы некоторая целевая функция, отражающая быстродействие, достигала своего экстремального или заданного значения. В качестве такой целевой функции естествено взять время распространения по критическому пути, т.е. необходимо найти ш1п тах П<(р), где Рк -задержка на к-ом пути, зависящая от варианта размещения р. Таким образом, задача представляет собой нелинейную задачу дискретной оптимизации большой размерности (количество элементов п>100) с большим числом ограничений (к исходное порядка 10000).

Будем считать что, на конструктиве имеются 1 посадочных мест (ПМ и что на 1-ом ГОЛ может -быть установлен' любой из п размещаемых элементов, заняв его целиком. Свернем ряд критериев для снижения их размерности: каждый элемент будем рассматривать в виде одной или нескольких материальных точек; временные ограничения для различных типов путей сведем к единой величине Т, виразив их как некую "долю" А1 Ш может быть и больше 1) от Т; если ч путей эквивалентны по составу 'элементов, то будем рассматривать только один наиболее критичный путь, д^я которого величина Ш*Т - минимальна, где -суммарная задержка на элементах в 1-ом пути атой группы (: будем рассматривать только критическую с точки зрения быстродействия подсхему.

Обозначим: Р1 - номер Г1М (посадочного места), занимаемый 1-ым элементом (х-1,2,...,п>; (Хд,У^) -. координаты центра ;|~ого Г1Ы в некоторой системе координат, связанной с конструктивом, ,52,..., 1, где 5 - количество ПМ на конструктиве (1>~п); К1]=|Х1-Хл|+|Yi-Yj| - расстояние между г-ым и 1-ым ПМ; Кр1р.) - растояние между ¡элементами 1 и ь занимающими позиций р1 и р.1, соответственно.

Для каждого из ш рассматриваемых путей Пк, к«=1 ... ,т, поставим в соответствие множество упорядоченных (по пути) пар номеров элементов Пк»{ (10,11), (11,1?),..., (Ю(к~ 1), 1С)Ю >.

Тогда задача размещения состоит в определении вектора р-(р1,р2,,..,рп), принадлежащего пространству всевозможных перестановок Р, для которого были бы выполнены ограничения вида:

- CS -

I Г- -

| L* > Rpipj + Dk <- Ak*T,

I (10)

| (i.p из Пк. k-1,2,.. . ,m | pi=p0i, i na 10. Где L - погонная задержка.

Задача определения минимально возможного такта Т для заданного набора Ак имеет вид: ( min Т | по р из Р

L* > Rpipj + Dk Ак*Т, (11)

I (!,}) из Пк. к=1,2,...,ш | р1-р01, 1 из 10.

Рассмотрим реализацию высокочастотных линий связи, при которой все источники объединяются последовательно или в виде дерева, а далее от равновесной точки осуществляется последова-тальный обход приемников цепи, в конце которого включается контакт согласующего резистора.

Здесь при выборе порядка обхода приемников та1сже можно учесть временные критерии, аналогичные (10), использовав их в качестве ограничений. Вычислим для каждого задействованного в схеме входа з элемента максимально допустимое время распространения- сигнала от его источника(ов) 1та:{.).в\ При выборе множества путей { Пк ) воспользуемся только последним видом сжчтия, выделив в схеме критическую по быстродействий подсхему. Т.к. к атому моменту схема размещена на конструктиве, то в качестве расстояний между парами контактов от. выхода я влемента 1 до входа г элемента .] в Пк возьмем ее реальную величину Яьй.Л.з в прямоугольной метрике. Зададимся'некоторым допустимым коэффициентом удлинения трассы Куд, выбрав его на основе статистических оценок (Куд порядка 1.3). Для вычисления ♦.пах]. с необходимо такте задаться и значением максимально допустимого такта Тдоп.

Тогда для каждого Пк можно рассчитать общий временной запас: Лк - Ак*Тдоп - ЬаКуда > Пх.ц .з.з - Ок. (12)

- 64 -

(i,j) из Пк

При dk<Q возьмем: tmaxj.s ■ L*Kyfl*Ri.g_j .s, тем самый увиличив Тдоп для данного Пк.'

При dk>0 распределим его между участками цепей, входящих в Пк, пропорционально Ri.g_j.s:

г~

tmaxj.s = L*Kyfl*Ri,g_j.s + dk*Ri.g_J.s/ > Ri.g_j.s. (13)

i_

Cl,j) из Пк

Для результирующего значения tmaxj.s, соаьыем ее минимальное значение по всем Пк.

Определим порядок, трассировки цепей по степени их критичности по быстродействию 'на основе вычисления временных запасов путей dk (12)-,вычислив для каждой неоттрассированной цепи приоритет как шнималеное значение приоритетов всех рассматриваемых путей Пк, содержащих данную цепь. Определим обищй временной запас Пк: dk - Ак*Тдоп - Dk - toîp - 1оценка, (14)

где tOTp., - суммарная потеря времени на оттрассированных участках пути,

1оценка - суммарная оценочная потеря времени на неотт.-рассирсванных участках пути с учетом выбранного обхода и без учета Куд.

к При dk>û и dk> «=(Hi'fl-l)-^оценка приоритет пути равен: Prk « М*Мк/1оценка +1), где M - некоторый коэффициент Ш-IOQQ).

Пру dk>0 и dk<(Куд-1/Atоценка приоритет пути равен: Prk - М*М1;Аоценка + 1)*Ак*Тдоп/(Ак*Гдоп - dk) или Pï k » M*(dk/toueHKa * ' 1 ) *Ак*Тдоп/ ( Kyfl*toueHKa*toTp+Dk).

Г При dk<û:

Prk. - М*Ак*Гдоп/1 Куд*£-оценкат to?p+Dk). Далее рассмотрена задача задания ограничений на длины трасс как сверху, так''и снизу. Дана методика расчете макси-нально допустимых длин на основе распределения dk.

Рассмотренные в работе методики управления КП совместно с методами временного анализа являются важным инструментальным средством при разработка быстродействующих логических схем. Они позволяют : резко уменьшить количество итераций при гло-: бальной • оптимизации быстродействия устройств в целом за счет

локальной оптимизации и выравнивания скорости работы отдельных конструктивных единиц; обнаружить явные временные несоответствия; обнаружить логические ошибки типа пчрзэитных логических зависимостей, недопустимых обратных связей и др.; обнаружить нарушения правил проектирования, не обнаруживаемых ни при логическом моделировании, ни при обычных способах схемотехнического контроля; объективно оценить качества проектирования ; проводить сравнительную сценку как олементной, так и конструкторской базы.

Глава 11 - "Расчет характеристик линии связи". Расчёт характеристик линий связи (ЯС), с одной стороны, обеспечивает исходными данными задачи временной верификации; а с другой -имеет самостоятельное значение при контроле на допустимость искажений сигналов. Учитывал различные требования в точности расчета при конкретных способах использования полученных данных, необходимо иметь по крайней мере две модели "длинной" линии: грубую (безытерационную) и точную, позволяющую получить "осциллограммы" переходных процессов.

В грубой модели (модель без отражений) ЛС можно рассматривать как совокупность однородных участков с включенными сосредоточенными конденсаторами между ними, где каждая емкость соответствует той или иной неоднородности (переходному отверстию, контактной плошддке и т.п.). ■

Тогда задержка по ЛС определяется как:

(■.л с - > !л > с]а2о/2, (1г;)

1 ]

где 1Л - погонная эадврмса 1 -го однородного учзстка; -длина учаспса; 0] - величина ,)-го сосредоточенного конденсатора; 7.0 - волновое сопротивление линии.

При реализации точной модели Ш необходимо: выполнить такие противоречивые требования как высокая точность моцелирова-нил и приемлемая скорость вычислении. учитывзл размерность всей задачи; обеспечить полноту и достоверность исходных данных, включая вольт - империи'-' и «ременные характеристики активных нагрузок; заложить вззй,й ¡ость параллельной обработки данных, для обеспечения развития этих средств в условиях рос-та

- Е6 -

размерности объектов проектирования.

Учитывая эти требования, в качестве модели ЛС была взята модель, состоящая из множества однородных отрезав "длинной" линии без потерь, точки соединения которых (вершины) характеризуются набором типов двухполюсников, соответствующих неодно-родностям трассы, активным и пассивным генераторам, нагрузкам, согласующим резисторам и т.п.).

В 1 качестве математической модели одного отрезка здесь испслььуется дискретная модель, основанная на решении волнового уравнения методом характеристик с учетом принципа Дапамбе-ра. Дискретная модель обладает высокой точностью и быстро-' действием (рассчитываются режимы только на концах отрезка).

Весь процесс вычисления ведется в приращениях напряжений, начиная от установившегося режима Н или Ь (соответствено для переключения НЬ и 1Л) с шагом по времени ей,. При этом каждый отрезок будет иметь дискретную длину п1»Т1/с1Ь.

Вершинам, типа пассивные генераторы и Еходные нагрузки ИС, сопоставляются статические выходные и входные вольт-амперные характеристики (ВАХ) или линейные выходные и входные емкости, представленные в виде генератора напряжения,напряжение которого равно напряжению в предыдущий момент времени, а внутреннее сопротивление 1?бых--*<1Ь/Сбых и Нвх»с!1/Свх, соответственно.

Активным передатчикам сопоставляются семейства выходных ВАК/ «перебор которых по времени ведется в соответствии с формой выходного фронта генератора. Неоднородностям ЛО сопоставляются соответствующие емкости, представленные в виде генератора напряжения, напряжение которого равно напряжению в предыдущий момент времени, а внутреннее сопротивление Нс-сН/С. Резистору параллельного согласования в конце линии сопоставляется генератор постоянного напряжения с внутренним сопротивлением К. Наличие паразитных индуктивностей моделируется с помощью отрезков линий.

Очевидно, что насадные расходы при стыковке данных в САПР с такой моделью минимальны. Далее приводятся характеристики программ, реализующих точный метод моделирования, и результаты практического использования.

Глава 12 - "Временная верификация межблочных связей".

. - 29 -

аналогом Rij в непрерывном' пространстве R**2n.

Пусть Q - множество координат центров посадочных мест в R**2n, тогда z задает некоторый вариант размещения при: | (zi,zi+n) из Q, i-1,2,...,п,

| Rij(z) > 0, i#j i.J-1,2.....n (18)

| (zi,zi+n) - (z0i,z0i-m), i иа 10,

а множество ZO всех z, удовлетворяющих (18) является аналогом Р из (11).

Отсюда задача (16) в R**2n имеет вид: | min Ф(г) (19)

| z из Z0, где Ф(г) « пах fk(z), k-l,2,...,m, п п г~ г~

fk(z) - (L*> > lklj*Rij(z) + Dk) / Ak. i-1 j»l

Обозначив Ф* » min ®(z) | z из ZO, можно дать оценку Ф* >- <Ю аналогично (17), которую обычно легко уточнить, имея 10. . и Пк.

Далее рассмотрено приближенное решение задачи (19), которое состоит в сведении к задаче назначения элементов в дискретные . позиции на основании решения' непрерывной релаксирован-ной задачи размещения вида | min Ф(г)

| ФСг) >- <Ю (20)

| z из Z,

где Z - множество всевозможных размещений элементов, положение которых не зафиксировано, а лишь ограничено прямоугольной областью Q0, охватывающей все посадочные места, участвующие в размещении.

В главе 15 дало краткое обобщение полученных результатов, подтверждающее ' возрастающую роль временной верификации и ак-. тивность ее воздействия на ход проектирования и создания средств обработки информации. Показаны тенденции дальнейшего развития в этой области.

В заключение сформулированы результаты исследования. Вы-

делены глазные и ряд дополнительных выводов. ; " "

В приложениях дан иялвстратиышй материал к соответствующий разделам и примеры р&аультатов реализация • рассматриваема •'•: , задач.

Заключение и основные результаты .

На основании анализа проблем, возникающих при создал,;и " супер ЭВМ, определено множество задач, решения которш- в традиционных САПР или отсутствуют или на удовлетворяют по целому ряду критериев. 8 первую очередь сюда относятся проблемы, связанные с. достижением максимального сбалансированного быстродействия проектируемых устройств. Для решения утих проблем в ,, работе, на основе соответствующих теоретических положений, осуществлена формализация процесса многоуровневого анализа ■ цифровых устройств и предложена методология активного, использования результатов временной верификации в ходе проектпрсва- '•*

лия.

¡Реализация соответствующих программных средств и дальнейшее ^(использование показали.эффективность предложенной методологии для оптимизации временных характеристик устройств.

¡Главные результаты и выводы проделанной работы нохт вы- . разить сяэдуюаиш ношениями;

Современны!'! уровень как используемого, так и потении- '' ально-аозмодаого быстродействия алиментной базы существенно ... повышает роль временного анализа на всех втелах проектирования• и всех конструктивных уровнях создедаеыых устройств.

2. Предложенная методологи;! многоуровневой временной верификации, проводящейся без моделирования логических состоя- ' ний, позволяет проводить полный временной анализ сложных быстродействующих цифровых СХ(;М.

5. На £'Тапе конструкторского проектирования временная- ве- : ч. рификация деляна играть активную роль, формируя количественные критерии, яолвдие и основе алгоритмов роаи--вры& а трассиро-. . вок. - >

4. при прешедший« временного анализа необходимо учитывать возможное наличии? функциональной и струшурной избыточности схем. Для выявления последней предлагается использовать раара-

ботанный автором аппарат регулярного синтеза входных тестовых воздействий, основанный на очувствлении многомерных путей.

5. Использованный табличный метод расчета задержек сигналов в БИС обладает достаточной универсальностью, хорошо адаптируется под различные базовые кристаллы, полностью согласуется по структурам исходных данных с последующими уровнями и сбалансирован по точности с исходными данными.

6. Быстродействие устройств, работающих в наносекундном диапазоне, непосредственно связано с качеством проектирования линий связи. Необходимым эвеном в цепочке сквозного проектирования являются программые средства расчета отражений сигналов в линиях связи. Использованные в работе модели длинной линии и структуры данных (как в интерфейсных программах, так и в программах моделирования) позволяют анализировать, связи в схемах, содержащих более 1500 цепей, по реальной геометрии трасс.

7. В работе сформулированы и реализованы единообразные методики вычисления временных критериев для задач размещения, обхода контактов, назначения порядка трассировки цепей, вычисления ограничений (сверху и снизу) на длины трасс. Единообразный подход дает возможность повысить эффективность программной реализации, упростить организацию стекового режима проектирования с откатами (после соответствующего анализа результатов) . •

8. Предложенная методика многоуровневой временной верификации охватывает следующие конструктивные уровни: кристаллы интегральных схем; печатные платы и блоки на их основе; межблочный и межстоечный монтаж.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях.

1. Вайрадян A.C., Яицков A.C. Построение'многоуровневых моделей логических устройств. - В кн.: Структура сложных АСУ и методы обработки информации, вып.28, НТО им. акад. А.Н. Крылова, МОП, 1980, с. 3-10.

2. Яицков A.C., Яицкова Г.А. Синтез контролирующих тестов для логических схем. Аппарат и метод. I. - Электронное моделирование. N 1. 1982, с. 25-31.

3. Яицков A.C., Яицкова Г.А, Синтез контролирующих тестов для логических схем.Аппарат и метод.II. - Электронно«

моделирование. N 2, 1982, с. 58-63. ' ; '

4. Ганга 'Г.В., Яицков A.C. Расчет временных характеристик устройств 8ВМ- и управление конструкторским проектированием. - Первая Всесоюзная конференция "Проблемы создания супер ЗВМ, ...*', Минск, Институт математики АН БССР, . 198?, часть!, С.207-2С8.

б. Еедехин U.A., Яицков A.C. СУБД для сопровождения конструкторско-технолсгичеекой документации при

проектировании блоков и устройств ЗВМ. - Всесоюзная конференция "Теория и практика построения интеллектуальных интегрированных САПР РЗА и ЕИЗ", Звенигород 5-7 декабря 1359, М., 1989, с. 142-144.

6. Яицков A.C. Кратные неисправности в задаче тестовой -■ проверки комбинационных схем. - Вопросы судостроения. В?, вып.З, 1974, с. 42-45.

?. Яицков A.C. Тестовый контроль и диагностика избыточных комбинационных схем. - Вопросы судостроения. ВТ, ВЫП.24, 1У70, с. 40-48.

8. Яицков A.C., Яицкова Г.А., Гурьев Д.Е. САПР-ТЕСТ -подсистема САПР SIS. - Рекомендации по внедрению методов и средств технической диагностики в системах автоматизации проектирования микропроцессоров, ЭБЫ и БИС, Ростов на Дону, ИПКМинсельхозмзщ, 198?, с,

9. Яицков A.C., Яицкова Г.А., Гурьев Д.Е., Бадеев Д.Н. ! САПР-ТЕСТ.Проектирование тестового обеспечения для элементной базы,супер SBM. - Первая Всесоюзная конференция "Проблемы создания суперЭВМ,...", Шнек, Институт математики АН БССР, 1387, часть!, с.£09-210.

10. Яицков Д.С., Яицкова Г.А., Гурьев Д.Е. САПР-ТЕСТ -система проектирования тестового обеспечения для матричных ВИС. - Первая Международная научно-практическая конференция САПР СВГ'89, Ленинград, 1969, с. 67-70.

11. Т.Б. Бигпльдеева, Т.В. Гаша, A.A. Третьяков, A.C. Яицков КЬдель и метод решения окстремальной задачи размещения . при проектировании высокопроизводительных SEM. - Доклады АН, СССР, ТОМ 314. п 3, 1SS0, с.573-575.