автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Преобразование и логическая компиляция спецификаций самосинхронных схем

РГ8 00

1 5 МАК 1233

СА1ЖГ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Яккер Вадим Михайлович

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И ЛОГИЧЕСКАЯ КОМПИЛЯЦИЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ САМОСИНХРОННЫХ СХЕМ

Специальность: 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт- Петербург

1393

Работа ВЫПСЛКеКа Б "ЗуЧКО 'ПрС/КоБОДСТБбНКОМ ОбъеДИНеКИИ

м и-->ТГТТ*Т!»Л тгл ттттг* 11 ( тл ^ т ^ Псь^ 4ЛЭ1/1 ЦСП1 и I I . ти^пла; .

Научный руководитель -'доктор технических каук профессор ВАРШАВСКИЙ В. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор СОЛЬШЩЕВ Р. И. кандидат технических каук ЦИРЛИН Б. С.

Ведущая организация - Институт проблем информатики РАН

Защита диссертации состоится " ^^ " ^^о^?12- 1993 г>

л /. &о *

в часов на заседании специализированного совета

К 053. 36. 04 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " с^-е^^1ддз г_

Ученый секретарь специализированного совета

ЮРКОВ Ю. В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение степени интеграции и сложности СБИС ставит перед разработчиками схем сложные задачи, связанные, во-первых, с необходимостью учета длительности и разброса задержек логических элементов и соединительных связей для конкретных кристаллов в связи с ростом значения этих параметров при сверхминиатюризации, и, во-вторых, с необходимостью совершенствования всего процесса проектирования в условиях возрастающего разнообразия и сложности разрабатываемых специализированных СБИС. Прогресс технологии приводит к тому, что время задержи вентиля и отклонения параметров становятся соизмеримы, что зачастую вызывает нарушение работоспособности схем. Возрастание величин задержек в связях создает значительные трудности при синхронизации: фронты синхросигналов начинают "расползаться". Естественным выходом в создавшейся ситуации является использование самосинхронных схем, не зависящих от задержек элементов, при создании которых используется идея индикации моментов окончания переходных процессов в схеме. Самосинхроннке схемы (ССС) обладают рядом существенных преимуществ перед синхронными:

- отсутствие системы общей синхронизации;

- нечувствительность к параметрическим отказам и способность функционировать корректно при любых вариациях задержек э ле ме нт ов;

- повыкекие быстродействия за счет работы по реальным задержкам элементов;

- самопроверяемость относительно константных неисправностей:

- снижение технологических требований при производстве БИС (в частности, на разбросы параметрических задер?пек), упрощение процесса настройки и тестирования, возможность парирования дефектов на кристалле путем саморемонта, приводящее к увеличению выхода годных:

простота реализации в других технологических нормах, гак как масштабирование лэйаута не приводит к потере работоспособно с ти.

Платой за перечисленные преимущества является значлтель-

_ о

А*

нее увеличение сложности процесса проектирования.

Работы в области создания самссинхрокных схем были начаты в США в середине 50-х годов и играют сегодня заметную роль практически во всех западных научно-исследовательских программах по созданию новых поколений СБИС. В СССР работы этого направления проводятся с ?о-х годов группой В. И. Варшавского и к настоящему моменту полученные теоретические результаты в ряде случаев опережают западный уровень. В частности, разработаны формальные методы и алгоритмы анализа и синтеза само синхронных схем. В токе время остаются недостаточно исследованными вопросы использования модульного задания схемных спецификаций при проектировании достаточно больших схем, а так^ке способы проектирования нерегулярных разомкнутых самосинхронных схем с большим числом информационных входов.

Несмотря на значительные успехи теории самосинхронных схем, их промышленное внедрение до последнего времени сдерживалось отсутствием систем автоматизации анализа и синтеза самосинхронных схем, позволяющих значительно расширить круг разработчиков, а также упростить и ускорить сроки проектирования. Создание тагах систем предполагает разработку языковых средств, позволяющих эффективно описывать структуру и поведение схем, а также методов преобразования и логической компиляции исходных' спецификаций.

Целью диссертационной работы является разработка методов задания, преобразования и логической компиляции спецификаций самосинхронньк схем, включая создание инженерной методики логического проектирования CGC.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

1) создание и теоретическое обоснование метода модульного представления и преобразования спецификаций самосинхронных схем;

2) исследование и разработка подхода к проектированию нерегулярных разомкнутых самосинхронных схем;

3) разработка языкобых конструкций, учитывающих особенности базовых моделей, используемых в алгоритмах анализа и синтеза самосинхронных схем. и обеспечивающих задание схемных спецификаций на структурном и поведенческом уровне;

4) разработка инженерной методики логического проектирования ССС, отличительными чертами которой является использование алгоритмов преобразования и логической компиляции схемных спецификаций.

Основные методы исследования. Методы исследования, применяемые при решении поставленных задач, базируются на общей теории автоматов и вычислительных алгоритмов, используют результаты теории самосинхронных схем, формальные модели диагностического поведения дискретных систем - диаграммы переходов и диаграммы изменений, а также накопленный к настоящему времени опыт проектирования сзмосинхрокных схем.

Научная новизна проведенных исследований состоит в том,

что:

1) Разработан метод модульного задания и преобразования событийных спецификаций самосинхронных схем;

2) Предложены языковые конструкции задания спецификаций ССС, позволяющие описывать как структуру схемы, так и ее поведение на различных уровнях абстракции, а также алгоритмы логической компиляции спецификаций ССС;

3) Разработан метод структурного синтеза самосинхронных схем, позволяющий компилировать исходную событийную спецификацию непосредственно в функциональное описание схемы.

Практическая ценность работы. Значение результатов диссертационной. работы для практики заключается в следующем:

- разработанные в работе методы были реализованы при создании подсистемы препроцессоркой обработки системы автоматизации логического проектирования самосинхронных схем FORÇAGE;

- использование разработанной методики проектирования самосинхронных схем позволяет повысить качество получаемых схемотехнических решений к ускорить процедуру разработки логической схемы.

Реализация результатов работы. Предложенная методика логического проектирования самосинхронных схем и разработанная программная подсистема препроцессорной обработки схемных спецификаций внедрены в ОКБ "Орбита" УППО (г.Уфа) и НПО "Научный центр'Ч г. Москва), что подтверждается соответствующими актами о внедрении. Материалы исследований вошли в аванпроект "Само-

синхронизация в СБИС и СБИС-системах", выполненный временным научным коллективом под руководством В. И. Варшавского, который был создан при Предприятии перспективных исследований "Научный центр" НПО "Научный центр" на основании проведенного им всесоюзного конкурса перспективных работ в области микроэлектроники.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях к семинарах;

- научно-технических семинарах "Теория автоматов" секции вычислительной техники 1ГТО РЗС им. А. С. Попова, Ленинград, 1989,1980 гг.;

- научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ЛЗТИ им. В. И. Ульянова (Ленина), 1989 г. ;

- международной научно-технической конференции "Программное обеспечение ЭВМ", Тверь, 1990 г.;

- международной научно-технической конференции "САПР-92 Новые информационные технологии в науке, образовании и бизнесе" Гурзуф, 1932 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, 8 рукописных работ и 4 авторских свидетельства на изобретения. Часть работ написана в соавторстве. Личный вклад автора является определяющим в части именно тех результатов, которые вынесены на защиту.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения и списка литературы, включающего 108 наименований. Основная часть работы изложена на 127 страницах машинописного текста. Работа содержит 44 рисунка, 5 таблиц.

II. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность разрабатываемой темы, формулируется цель диссертационной работы, определяются основные задачи, решаемые в работе, отмечается научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведен критический обзор результатов в области моделей, методов анализа и синтеза самосинхронных

схем, а такзке создания систем автоматизации проектирования самосинхронных схем.

Приводятся основные положения, разработанной Д. Маллером теории полумодулярных схем, дается определение модели Малле-ра, в рамках которой логическая схема задается как совокупность двоичных переменных Z={zl,. .. ,zn> и системы логических уравнений zi=fi(zl,...,zn), l<=i<=n и приняты следующие гипотезы относительно реализации: элементы схемы обладают инерци-альными задержками, конечными но произвольными по величине, а "перекос" задержек в проводах после разветвлений меньше минимальной задержки элемента (таким образом, ими можно принеб-речь). Изменение состояния выхода элемента инициируется сменой состояний входов - выходов других элементов схемы. В течении переходного процесса, т. е. в течении того времени, когда изменение входных сигналов, приводящее к изменению выхода, уже произошло, а значение на выходе ещё не изменилось, элемент возбужден и значение на его выходе zi£{0,l} помечается "звездочкой" - si-а. Схема называется полумодулярной, если в ней существуют только переходы типа zi->zi* или zi*->zi и невозможны переходы типа zi"A— >zi. Диаграмма 1т1аллера или диаграмма переходов (ДП) схемы представляет собой ориентированный граф, вершинам которого поставлены в соответствие состояния схемы.

Каждо й схеме б модели Маллера с выделенным начальным состоянием может быть поставлена в соо тветствие кумулятивная диаграмма (КД), состоящая из частично упорядоченного множества кумулятивных состояний - Бекторов, 1-я компонента которых соответствует числу переключений i-ro злемента схемы zi после начала работы.

Таким образом, схема в модели Маллера представляет собой структурно-функциональную модель, а ДП и КД - модели "в глобальных состояниях", служащие для описания поведения схемы.

Главными достоинствами ДП являются простое соответствие системе уравнений с достаточно тривиальными алгоритмами перехода между описанием схемы и описанием ее поведения и прозрачный характер задания на этом языке важнейших свойств схем. Однако такое описание достаточно громоздко: размерност ъ ДП может составлять 2 п. где п~число элементов.

Ограниченность модели Маллера проявляется в ее недостаточной приспособленности для анализа разомкнутых схем (схем с большим количеством внешних входов). отсутствием адекватного аппарата для представления дисциплины смены входных воздействий.

Дается краткая характеристика "событийных моделей", используемых для сокращения размерности описания: сетей Пет БТ6-графов, сигнальных графов, диаграмм изменений. Среди событийных моделей наибольшей описательной мощностью на сегод-нявний день обладает модель диаграмм изменений.

Диаграмма изменений (ДИ) представляет собой ориентированный граф, вершинам которого соответствуют события, определяющие изменения значений сигналов в схеме. Соединяющие вершины дуги определяют причинно-следственные отношения между событиями. Между событиям! в ДИ определены два вида отношений следования: сильное и слабое. Событие Ь сильно следует за событием а (а->Ь), если Ь не может произойти без реализации а. Событие с! слабо следует за событием с (с!-с1), если с является причиной б, но б может произойти и без с.

Формально диаграммой изменений называется пятерка вида: 0=КА,->,!-,М,0), где А - множество событий (изменений), -> и !- соответственно отношения сильного и слабого следования ("по И" и "по ИЛИ"), М, заданное на объединении -> и !- , зто множество изначально активных дуг, а 0, заданное на ~> зто множество отключаемых дуг. (Кроме того, обычно задают I -подмножество А - множество изначально активных событий, оно может быть и пусто).

Отмечается, что задачи анализа самосинхронных схем отличаются от традиционных для синхронных и асинхронных схем задач и включают проверку полумодулярности схемы.

В процессе анализа на модели Маллера необходимо решать задачу прямой и обратной достижимости состояний и задачу выявления конфликтных состояний (т.е. тех состояний в которых непосредственно нарушается полумодулярность, дистрибутивность и т. п. свойства).

Известно, что существует взаимно-однозначное соответствие между классом полумодулярных ДП и. корректных ДИ. Анализ корректности ДИ включает проверку следующих свойств: коррект-

ность по переключениям (чередование знаков изменений одного и того же сигнала); отсутствие автоконкурентности (одновременных изменений одного сигнала); связность и ограниченность.

Рассматриваются два основных подхода к синтезу самосинхронных схем.

Первый предполагает наличие стандартного набора самосинхронных блоков, являющегося базисом реализации. Степень сложности внутренней структуры этих блоков в общем случае не имеет значения, гак как сигналы на выходах блоков изменяются только после окончания переходных процессов внутри них. Несмотря на избыточность получаемых схемных решений, достоинством этих методов является их универсальность и простота.

Альтернативный подход к синтезу самосинхронных схем развивается в методах формального синтеза. В этих методах основное внимание уделяется вопросам эквивалентных преобразований исходного задания. Конечная цель таких преобразований - получение описания, которому соответствует самосинхронная схема с числом элементов, равным числу переменных в описании, т. е. ка?адый элемент схемы моделирует поведение одной переменной в описании. Существующие методы синтеза ССС по ДИ требует полного задания событийного поведения схемы включающего описание взаимодействия всех элементов схемы. Для достаточно сложных схем такое требование весьма неудобно или трудновыполнимо. Естественным б этом случае является проектирование схемы по частям, с последующей композицией частичных описаний.

Рассматриваются вопросы задания спецификаций самосинхронных схем в языках "программирования СБИС" . В качестве таких языков широкое распространение получили подмножества и модификации языка CSP Хоара и языка охраняемых команд Дейкст-рьг. Наибольшие результаты в этом направлении среди зарубежных исследователей получены группами А. Мартина, Е. Стаунструпа, Г. Бэркеля. На основании сравнительного анализа языков определяется общий подход к проектированию самосинхронной схемы, состоящий в представлении поведения схемы на уровне параллельных процессов, с последующим преобразованием исходного задания в промежуточное описание уровня "схемного ассемблера" и заключительным формированием наборов правил переключения элементов, соответствующих стандартным схемотехническим

решениям. IIa обоих уровнях представления активно используются методы композиции и декомпозиции, позволяющие сократить сложность исходного описания. Отмечается, что серьезным недостатком рассматриваемых языков является ограниченность используемых модельных представления, критерии корректности которых сужают ¡сласс проектируемых схем.

Вторая глава посвящена вопросам модульного задания и преобразования событийных спецификаций схем, включающим решение задач композиции и суперпозиции ДМ, а также вопросам задания и преобразования спецификаций разомкнутых схем.

Достаточно сложная схема обычно проектируется по частям. Разбиение на части схемы естественно предполагает, что описание поведения схемы в различных режимах её работы также на некотором зтапе описывается различными протоколами, который могут быть записаны с помощью ДИ. В реальных схемах в разных протоколах могут, вообще говоря, работать разные элементы схемы, хотя некоторые из элементов могут участвовать в нескольких протоколах. Набор ДИ, относящихся к одному и тому же устройству (но к нескольким режимам его работы или к разным подсхемам) может иметь некоторое множество общих переменных (одноименных сигналов), отражающих участие одних и тех же переменных в ряде протоколов.

Режимы работы схе:з к?, долг"' тттяоречить друг другу. Описание поведения всей схемы мок.и рс.ссмыруша'11>, ¡'¿х ссьшс щение описаний ее поведения в зтих режимах. "Течкой замыкания" разных протоколов являются их общие переменные.

Рассматриваются основные положения разработанного метода И-композиции да, состоящего в "сцеплении" по обймм переменным диаграмм изменений, задающих различные режимы работы схемы.

Вводится понятие И-композиции определяемое на паре ДИ: Dl={ AI, ->1,1 -1, М1,01} II - подмножество AI; D2=-(Ä2,->2,.' -2, Ш, 02), 12 - подмножество А2. Через и D2~ обозначаются развертки этих ДИ и через DS=-CA&,->&, 1-й,Mß,0S>,( IS - подмножество AS) - результат их И-композиции.

И-композицией двух ациклических ДИ (разверток) Dl^ и D2~ называется ДИ DS^, полученная:

1) путем отождествления одинаковых изменений (АО-)из множеств А1~ и А2- (изменений одноименных переменных из AI и А2

с одинаковыми знаками и номерами реализации (АО=А1~ П А2-));

2) в развертке 05-- сохраняются существовавшие в 01^ и 02--дуги непосредственного следования между событиями, не входящими в АО--, и теми а из А0% которые в А1- и А2-- были одного и того же типа, при зтсм характер следования ("слабое" или "сильное") между событиями не меняется;

3) если отождествленные события а из АО-- принадлежали к разному типу вершин (например, в А1 типа И, а в А2- ИЛИ), то в

добавляется фиктивная вершина (Г), на которую замыкаются "ИЛИ-дуги", отождествляемого события (а), Т предшествует а в оа- уже "по И".

И-композицией двух да 01 и 02 называется да 0&, полученная в результате операции свертки да являющейся И-композицией разверток 01- и указанных ДИ Б1 и Б2.

Рассматриваются условия получения корректной и правильной И-композиции. Доказывается, что необходимым условием получения корректной И-композиции является непротиворечивость упорядочения изменений общих переменных композируемых ДИ. Вводится понятие согласованности ДИ и формулируются условия получения И-композиции без привлечения разверток.

Предлагается алгоритм реализации И-композиции, включающий проверку непротиворечивости упорядочения событий общих переменных, приведение ДИ к согласованному виду, отождествление реализаций событий общих переменных в развертках, и свертку результирующей ациклической ДИ в циклическую.

Исследуется случай И-композиции ДИ, имеющих нарушения коррь;:тксс?'' по переключениям, определяются необходимые условия корректности и правильности И-композиции.

Доказывается, что результатом И-композиции двух связных и ограниченных ДИ 01 и 02 с непротиворечивым упорядочением общих событий из множества Р представляет собой корректную да (Б&) и правильную И-композицию, если для множеств изменений переменных В1 (для Ю1) и В2 (для 02), по которым нарушается корректность по переключениям или имеет место автоконкурентность, выполняются следующие условия:

1) Объединение множеств В111В2 является подмножеством Р, и

2) Пересечение этих множеств пусто (В1ПВ2=0).

Исследуются вопросы суперпозиции ДИ. Рассматриваются два

возможных подхода решения задачи. Первый состоит в установлении соответствия между событиями одной и фрагментами другой ДИ, и сводящийся к реализации алгоритмов И-композиции. Второй предполагает наличие набора ациклических фрагментов, не имеющих разметки и отсекаемых дуг, поставленных в соответствие событиям Д11.

Суперпозицией ДИ D по подмножеству ее изменений А' с набором фрагментов F, называется да Ds, полученную по следующим правилам:

1) заменой всех изменений ai из А' соответствующими фрагментами Fj из F, так что все непосредственные предшественники ai в D соединяются соответствующими заданному в D отношению дугами со всеми входными изменениями Fj, а все непосредственные последователи ai - соответственно со всеми выходными событиями Fj;

2) если ai было инцидентно отсекаемым или активным дугам, отсекаемость или активность переносится на все соответствующие этому отношению ai дуги в Ds.

Вводится понятие правильности суперпозиции, определяются условия корректности суперпозиции да на основании корректности суперпозиции ее проекции на множество изменений, соответствующих набору фрагментов.

Правильная суперпозиция (Ds) корректной да D по подмножеству изменений А' (А' входит в А) с набором фрагментов F, заданном на множестве АГ (Af не пересекается с А) является корректной ДИ тогда и только тогда, когда корректной является правильная суперпозиция (Dps) ее проекции (Dp) на то же множество (А') по этому же множеству (А') с тем же набором фрагментов (F).

Исследуется проблема задания спецификаций разомкнутых схем. Приводится описание модели абстрактной схемы позволяющей задавать поведение разомкнутой схемы, рассматриваются возможные алгоритмы перехода от модели абстрактной схемы к модели диаграмм изменений. Вводятся понятия альтернативности для моделей диаграмм переходов и диаграмм изменений. Предлагается способ преобразования диаграмм изменений с альтернативностью к безальтернативному виду с использованием процедуры линеаризации, состоящей в последовательном разворачивании

альтернатив. Таким образом , процесс проектирования разомкнутой самосинхрокксй схемы может быть сведен к проектированию автономной схемы.

В третьей главе содержится описание разработанных языко-еых средств задания спецификаций самссинхрокных схем и алгоритмов логической компиляции спецификаций.

Определяются основные языковые конструкции задания структурно-функциональных спецификаций. Разработчику предоставляется возможность "вводить" логическую схему, создавая описания "смешанного" типа, т. е. включающие информацию и о структуре схемы, и о функциональных зависимостях между элементами. Структурно-функциональная спецификация схемы может включать в себя описание на двух уровнях детализации: нижнем - вентильном и верхнем - блочном.

Ка вентильном уровне схема или фрагмент схемы задается в виде булевых уравнений , в левой части которых находится переменная, соответствующая выходу логического элемента, а в правой реализуемая этим элементом логическая функция, записанная е произвольной скобочной форме. Кад переменными определены следующие операции: * - конъюнкция, ,' - дизъюнкция, " - инверсия.

На блочном уровне описывается вход-выходное соединение различных функциональных блоков. Вводятся операторы начала и конца блока, типа блока, массивов, состояния элементов блока, блочной композиции.

Рассматривается метод обработки структурно-функциональных спецификаций с целью получения внутреннего представления схемы для реализации алгоритмов анализа схемы на полумодулярность.

На основании оценок вычислительной сложности алгоритмов анализа схем на полумодулярность демонстрируется преимущество алгоритма послойного формирования, диаграмм переходов схемы и определяются внутренние структуры, необходимые для его реализации.

Предлагается алгоритм формирования логических шкал - булевых массивов, хранящих значения функций элементов, обеспечивающий эффективное формирование слоев диаграмм переходов.

Рассматриваются алгоритмы анализа синтаксической и

структурной корректности спецификаций, вычисления не полностью заданного начального состояния схемы, формирования состояний и подсостояний (вектора состояний элементов, подключенных ко входу элемента) элементов схемы.

Описываются языковые средства задания событийных спецификаций. Событийные спецификации могут задаваться на двух уровнях абстракции: верхний - уровень взаимодействия параллельных процессов в схеме и нижний - уровень взаимодействия схемных сигналов (уровень обычной диаграммы изменений).

На нижнем уровне спецификация схемы представляет собой описание диаграммы изменений при помощи списков смежности инцидентных вершин с указанием типов событий и начальной активности дуг ДИ.

На верхнем уровне для описания поведения схемы используются линейные фрагменты, цепочки и составные процессы. Над составными процессами определены операции последовательной и параллельной композиции, а также суперпозиции. Для регулярных (частично-регулярных) ДИ с повторяющимися структурами (как и для функциональных спецификаций) допустимо задание блочных итераторов.

Предлагается способ снижения вычислительной сложности алгоритма синтеза схемы по ДИ за счет введения в исходной спецификацию списков входных зависимостей переменных. Рассматривается модифицированный алгоритм формирования куммуля-тивных диаграмм на основании информации о входных зависимостях переменных.

Описывается метод обработки событийных спецификаций, целью которого является получение "объектного кода", соответствующего полному графу ДИ, по которому осуществляются алгоритмы формального синтеза CGC.

Предлагаемый метод включает в себя следующие этапы:

1. Анализ структурной и синтаксической корректности спецификации.

2. Композиция и суперпозиция процессов исходного задания.

3. Анализ и преобразование цепочек и линейных фрагментов.

5. Формирование-множества активных вершин.

- 13 -

6. Анализ свойства хорошей сформированное™ ДИ.

7. Формирование и преобразование списков зависимостей переменных.

Рассматривается задача перехода от событийных спецификаций к функциональным путем прямой трансляции исходной ДИ в функциональное описание схемы.

Каждому событию да предлагается ставить в соответствие ячейку самосинхронного распределителя сигналов, в результате чего полученная схема моделирует процесс распространения активности (срабатывания событий) в исходной да. Значения информационных сигналов восстанавливаются на RS-триггерах, включаемых в разрыв соединительных проводов ячеек распределителя.

Формулируются ограничения на использование метода, рассматриваются модификации ячеек и способы подключения информационных RS-триггеров, позволяющих корректировать ошибки исходного задания, включая нарушения свойств безопасности и корректности по переключениям ДИ.

Четвертая глава посвящена вопросам практической реализации и-применения методов преобразования и логической компиляции спецификаций самосинхронных схем.

" Обосновывается выбор структуры системы автоматизации логического проектирования ООО FORÇAGE и даётся её краткая характеристика. Описывается программная организация разработанной подсистемы препроцессорной обработки спецификаций, а также анализируются перспективы развития системы в области задания исходных спецификаций схем.

Подсистема препроцессорной обработки спецификаций, реа^ лизующая рассмотренные в работе алгоритмы, организована в виде независимых модулей, входящих в состав подсистем анализа TRAMAL (модуль Anprepr), верификации TRANDI (модуль Vprepr) и синтеза TRASYN (модуль Chprepr) системы FORÇAGE.

Структурно каждый модуль состоит кз блочного преобразователя и препроцессора спецификаций. Елочный преобразователь "получает" исходную спецификацию схемы после завершения ее формирования в текстовом редакторе подсистемы, выполняет ее преобразование и в случае успеха передает развернутую спецификацию (функциональную или событийную) на вход препроцессо-

ра, выполняющего собственно логическую компиляцию во внутреннее представление схемы.

При обнаружении ошибок во время анализа структурной и синтаксической корректности спецификаций в зависимости от степени их серьезности работа препроцессора либо прерывается, либо разработчику выдаются соответствующие предупреждения и управление передается программному ядру подсистемы.

Предлагается методика логического проектирования ССС в рамках системы FORGAGE с использованием возможностей разработанной подсистемы препроцэссорной обработки спецификаций. Применение методики иллюстрируется примерами разработки конвейерного самосинхронного регистра и самосинхронной схемы управления распределителем сигналов.

В заключении приводятся основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан метод модульного задания и преобразования событийных спецификаций самосинхронных схем на базе диаграмм изменений, включающий алгоритмы композиции и суперпозиции да. Доказана возможность и предложен алгоритм получения корректных диаграмм изменений путем композиции диаграмм с нарушением корректности по переключениям.

2. Предложен способ задания и преобразования спецификаций нерегулярных разомкнутых самосинхронных схем при помощи модели абстрактной схемы. Показана сводимость задачи синтеза разомкнутой самоекнхрснной схемы к задаче синтеза автономной самосинхронной схемы с использованием процедуры линеаризации.

3. Предложены языковые средства задания спецификаций са-мосинхронньгх схем, позволяющие описывать как структуру схемы, так и ее поведение на различных уровнях абстракции.

4. Разработаны алгоритмы анализа структурной, синтаксической корректности спецификаций, а также их логической компиляции во внутреннее представление схемы (объектный код).

5. Разработан метод структурного синтеза схем по диаграммам изменений, в том числе с нарушением исходной коррект-

ности, позволяющий ко м п л и р о в si ъ исходную событииную спецификацию непосредственно в функциональное описание схемы.

6. Создана программная подсистема препроцессорной обработки спецификаций, входящая в состав системы автоматизации логического проектирования ССС FORÇAGE, обеспечивающая процедуру ввода и корректировки спецификаций самосинхронных схем, а также реализующая разработанные методы преобразования и логической компиляции.

7. Предложена инженерная методика логического проектирования самосинхронных схем с использованием возможностей раз— работанкой подсистемы препроцессорной обработки спецификаций, позволяющая повысит ■ь эффективность и ускорить процесс логического проектирования самосинхронных схем. ■

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Варшавский В. И., Кишиневский М. А. , Яккер В. 11 и др. FORÇAGE - система автоматизации проектирования самосинхронных схем. - В кн.: Программное обеспечение ЭВМ* Тез. докл. Ш Международной научно-технической конференции. Тверь, секция 6, 1990. - с. 122-123.

2. Варшавский В. И. , Кишиневский M А. , Яккер В. JA и др. Самосинхронизация в СБИС и СБИС-системах: Аванпроект в 3-х ч. - ÎA : ПЛИ НЛО "Научный центр", 1991. - 553 с.

3. Яккер В. М. Система анализа самосинхронных схем по диаграммам Маллера - TRAMAL 2. 0: Информационный листок. N418-91. Л., ЛенЦНТИ, 1991.-4 с.

4. Яккер В.М. Система анализа поведения самосинхронных схем на основе диаграмм изменений - TRANDI : Информационный листок. N455-91. JL .ЛенЦНГИ, 1991.-4 с.

5. Яккер В. М. Система автоматизированного синтеза самосинхронных схем - TRASYN 2.0: Информационный листок. N410-91. JL , ЛенЦПТИ, 1991.-4 с.

5. Яккер В.М. Система автоматизированного проектирования самосинхронньгх схем - FORÇAGE 2.0: Информационный листок. N459-91. Л. , ЛенЦПТИ, 1991.-4 с.

7. Варшавский В. И., Кишиневский м. А. , Яккер В. М. и др.

САПР самосинхроннных схем FORÇAGE 2.0+. Тез. докл. Международной конференции "САПР-92 Новые информационные технологии в науке, образовании и бизнесе" Гурзуф,1992. - с.10-11.

Подп. к печ. 23.02. 93 'Формат 60 х 84 1/15.

Офсетная печать. Печ. л. 1,0; уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. N Бесплатно

Ротапринт ПО - 3 "Лекуприздата" 191104, Санкт-Петербург, Литейный пр. , дом 55