автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка базовой графической подсистемы описания проектов в унифицированной САПР ИЭТ

РГ6 од

1 3 ШОП 1905

На прозах рукописи

М Е ЖО В АНАТОЛИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

РАЗРАБОТКА ВАЗОВОЙ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ ОПИСАНИЯ ПРОЕКТОВ В УНИФИЦИРОВАННОЙ САПР ИЭТ

Специальность

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации н* соискание ученой степекй кандидата технических наук

Воронеж 1995

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Рынднн А. А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сахаров Ю.С., кандидат технических наук , Баранников Н.И.

Ведущая организация Институт электронных управляющих машин (г. Москва).

Защита состоится 30 июня 1995 г. в 14.00 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д.063.81.02 при Воронежском государственном техническом университете по адресу: 394026, г.Воронеж, Московский пр., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан «__» мая 1995 г,

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.063.81.0?

д-р техн. наук, профессор

/„'■\ Я.Е.Львович

Общая характеристика работы

Актуальность темы, В последнее десятилетие для автомптшашш про екпю конструкторских работ в области микроэлектроники ¡1 вычисли тельной техники все более широко применяются интерактивные системы проектирования на базе малых ЭВМ и широкого набора периферийных устройств. В настоящее время в их составе используются специализированные аппаратные ускорители, которые позволяют повысить эффекпт-носгь решения наиболее трудоемких задач на три-четыре порядка. Такие системы могут обеспечить сквозной цикл проектирования различных изделий электронной техники (ИЭТ): заказных и матричных БИС и СБИС, блоков ЭВМ на многослойных печатных платах, устройств цифровой обработки сигналов и др. Оки являются унифицированными как по составу технических средств, гак и по составу программного обеспечения, инвариантного к типу проектируемого ИЭТ.

Быстрый рост сложносш БИС и цифровых систем в последнее время стал уступать еще более быстрому усложнению программного обеспе чения САПР и данных, необходимых для описания проекта. Объем данных, необходимых для описания современных БИС, может превышать десятки мегабайт, поэтому управление этими данными, удобное и эффективное представление данных для программ различных иерархических уровней проектирования, а также промышленного оборудования, становится важнейшей проблемой развития современных САПР.

В отличие от файл-трансляторного подхода к организации обмена данными и болвшого количества локальных баз данных, используемого в первых унифицированных системах проектирования (УСП), в настоящее время развивается подход, основанный на единой информационной базе данных, унификации структуры общего формата обмена данными, разработке специальных инструментальных средств (программных библиотек; языков описания; средств управления и преобразования данных и взаимодействия с пользователем и т.д.). Этот подход получил название "CAD framework" - среда САПР.

Для реализации такого подхода в УСП необходимо выделить специальную обслуживающую подсистему для формирования и преобразова ния описаний и проектов ИЭТ,управления процессом проектирования, организации диалогового взаимодействия с пользователем. При этом, так как для описания проектов и организации интерактивного режима широко используются графические средства, эта подсистема должна базироваться на современных средствах машинной графики.

Таким образом, разработка структуры базовой графической подс.ис-

темы (БГП) описания проектов ИЭТ, лингвистического и информационного обеспечения БГП, алгоритмизации основных процедур формирования графического описания схемы, иерархического преобразования схемы, разбиения схем на подсхемы для логического ускорителя моделирования, преобразования логического и технологического базиса схем, исследование и разработка диалоговых форм взаимодействия проектировщика с БГП являются актуальными задачами для развития современных унифицированных систем ускоренного проектирования, имеющих в своем составе аппаратные ускорители моделирования.

Работа выполнена в соответствии с межвузовской комплексной научно-технической программой 12.И «Перспективные информационные технологам в высшей школе» и в рамках одного из основных направлений Воронежского государственного технического университета чРазработка САПР, роботов и ГАП», а также НИР и ОКР ОКБ при заводе «Процессор», входящих в отраслевой план важнейших работ главного управления электронной промышленности .

Цель работ и задача исследования. Целью работы является исследование способов и алгоритмов формирования и преобразования описаний проектов ИЭТ для различных иерархических уровней проектирова ния и разработка базовой графической подсистемы ускоренного проекта рования на базе микроЭВМ "Электроника МС0107" и аппаратного ускорителя моделирования.

Исходя из данной цели в работе определены следующие задачи исследования:

системный анализ процесса формирования и преобразования описаний проектов ИЭТ, определение основных фунлций и структуры базовой графической подсистемы;

определение принципов построения лингвистического и информационного обеспечения БГП, разработка синтаксиса и семантики языков описания проектов, структур данных для иерархического представления :>тпх описаний;

обоснование принципов построения и исследование диалоговых форм взаимодействия проектировщика с БГП, разработка рациональных структур диалога и средств управления процессом проектирования;

алгоритмизация типовых задач формирования и преобразования описаний проектов ИЭТ (разработка алгоритмов синтеза графического образа схем, разбиения схем на фрагменты для логического ускорителя моделирования, преобразования схем в новый логический базис и другие); <разработка средств прикладного программного обеспечения БГП, графических средств формирования описания схем на растровых и век-

горных дисплеях, трансляторов для различных иерархических уровней;

реализация разработанных лингвистических и программных среда » БГП в рамках унифицированной САПР на ЭВМ семейства "Электроника", исследование эффективности разработанной подсистемы при проектировании схем на БМК, микровычислигелей, блоков микроЭВМ на многослойных печатных платах.

задач использовался аппарат теории систем, методы экспертного анализа и автоматизированного проектирования, дискретного программирования.

Научная новизна, В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

структура базовой графической подсистемы описания проектов ИЭТ, обеспечивающая функциональную полноту, единство и непрерывность иерархического описания на основе естественных форм представления модели объекта, внешних воздействий и результатов проектирования;

принципы построения лингвистического и информационного обеспечения БГП У СП, обеспечивающие единую структуру описания проектов н их преобразование для различных иерархических уровней процесса проектирования, высокую скорость подготовки и обработки данных;

базовые диалоговые средства обработки входной информации в БГП и управления процессом проектирования на основе рациональных структур диалога, отличающихся простотой освоения, значительным снижением вычислительных затрат и вероятности появления ошибок;

алгоритм структурного преобразования схемы в ходе сквозного проектирования, позволяющие практически снять ограничения У СП по предельной слозхности объекта проектирования, оптимизировать загрузку многопроцессорного ускорителя моделирования по производительности, автоматизировать процедуры построения графического образа схемы и изменения логического базиса схемы.

Практическая ценность работы. Результаты диссертационной работа были лолояшы в основу создания программного комплекса -обслуживающей графической подсистемы унифицированной кигергэсгавиой системы проектирования на базе микроЭВМ «Электроника МС0107» и специализированного аппаратного ускорителя логического моделирования.

Программный комплекс поддерживается разработанными лингвистическими средствами - входными языками БИМОД и ЯЗП, информационным и организационным обеспечением.

Внедрение результатов. Научные результаты, полученные в диссертации, положены в основу разработки программного

Для решения поставленных в диссертации

комплекса обслуживающей графической подсисгемы У СП, которая внедрена в ОКБ при заводе «Процессор» (г.Воронеж )и используется для проектирования БИС и СБИС на основе базовых матричных кристаллов и цифровых блоков ЭВМ.

Годовой экономический эффект составляет 241 миллион рублей в ценах 1995 года.

Теоретические и практические результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре САПР Воронежского государственного технического университета.

Научные результаты нашли отражение в НИР 91.04 «Моделирование и оптимизация в автоматизированных системах» и ОКР «ТЕСТ» по госбюджетной тематике Воронежского государственного технического университета и ОКБ при заводе «Процессор» соответственно.

АщгаййтШ-РД&гш» Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Региональной конференции «Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА (Пенза,1992 г.), Международной конференции и школе молодых ученых и специалистов «САПР-92. Новые информационные технологии в науке образования и бизнесе» (Воронеж, 1992 г.). Всероссийском совещании-семинаре «Высокие технологии в проектировании технических устройств и автоматизированных систем» (Воронеж, 1993 г.). Всероссийском совещашш-семинаре Математическое обеспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине» (Воронеж, 1994 г.), Республиканской научно-практической конференции «Проблемы современных технологий обучения и развития умственной активности студентов и школьников» (Воронеж, 1994 г.),XXI Международной конференции и школе молодых ученых и специалистов «САПР-94. Ноаые информационные технологии в науке, образовании, медицине и бизнесе» (Крым, Гурзуф, 1994 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ.

Структура и об>ем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований. Основной текст, изложен нз 130 страницах машинописного текста. Работа содержит 24 рисунка и 7 таблиц.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы, дается ее краткая <■ характеристика, формулируются цель и задачи исследования, приводят ся результаты практической ценности и научной новизны.

]В первой главе диссертации рассмотрены особенности* построения унифицированной системы ускоренного проектирования ИЭ1, проведен

системный анализ и определены основные функции БГП, предложена структура БГП.

Постоянная тенденция увеличения функциональной сложности шде лий микроэлектроники и вычислительной техники и необходимость спи жения сроков проектирования требуют непрерывного развития У(Л I .

В настоящее время разработаны УСП на основе 32-разрядных микроЭВМ «Электроника МС0Ю7» и «Электроника 0104» л спеииализиро ванных аппаратных ускорителей моделирования «Электроника МОЮ» (•«Электроника МС91»), которые являются естественным продолжением линии .инфицированных интерактивных систем проектирования типа «Кулон». Данные системы ускоренного проектирования могут исполъзо вагься как для построения интегрированных САПР, организованных как локалшые сети, т&ч и автономных систем сквозного проектирования ПЭТ.

Их важнейшей отличительной особенностью является возможность решения основных задач процесса проектирования, требующих больших вычислительных ресурсов (моделирование характеристик сложных схем, подготовка тестов, временная верификация топологии и других), с использованием аппаратных ускорителей моделирования, что позволяет увеличить скорость вычисления на три четыре порядка.

Ускоритель логического моделирования (УЛМ) представляет собой специализированную многопроцессорную систему, включающую процес сор обмена, до 14 процессоров логического моделирования , один или несколько процессоров моделирование памяти, объединенных синхронным каналом, я подключается к управляющей ЭВМ через быстродействующий интерфейс с прямым доступом к памяти.

В состав системы включен также блок аппаратной физической библиотеки, реализованный как электронный узел на отдельной стандартной многослойной печатной плате и подключаемый к мнкроЭВМ как обычное внешнее устройство. Моделирование с использованием физической библиотеки позволяет исключить решение очень трудоемкой за дачи - разработки моделей существующих БИС и СБИС.

Для новых УСП модифицированы и адаптированы лак сны поведенческого, функционально логического анализа и автоматизированной генерации тестовых последовательностей, схемотехнического моделирования, топологического проектирования матричных БИС и многослойных печатных плат, что позволяет реализовать сквозной иерархический принцип проектирования «сверху-вниз».

Однако вследствии того, что перечисленные пакеты программ разрабатывались как отдельные подсистемы, в них не в полной мере учитыва лись требования обеспечения единства и непрерывное™ иерархического процесса проектирования, представления и ведения процесса проектиро

вания в наиболее естественных формах.

Естественной объединяющей основой многочисленных проектных процедур являются графические средства, однако подсистемы создавались как локальные и не имеют достаточного уровня их развития для организации сквозного иерархического процесса проектирования.

В то же время, развитие архитектуры У СП, резкое увеличение сложности объектов проектирования, разработка современных технологических приемов и совершенствование схемотехнических решений ставят и новые задачи, непосредственно связанные с преобразованием структуры схем.

Выделены следующие задачи преобразования структуры схемы на различных этапах проектирования: разделения больших схем на фрагменты на этапе функционально-логического и схемотехнического моделирования, преобразования структуры схемы для верификации топологического проекта схемы, изменения структуры схемы и разделения ее на подсхемы для многопроцессорного ускорителя моделирования, преобразования логического и технологического базиса схемы или целой системы, выделения фрагментов для оперативного анализа процесса проектирования, разделения схемы на части для документирования. Для решения перечисленных задач должны быть определены оптимальные критерии преобразования структуры схемы для реализации рациональных алгоритмов преобразования. Решение данного класса задач позво лит сиять ограничения УСП по предельной сложности объекта проектирования, расширись область их применения, повысить производительность, автоматизировать процесс изменения логического и техноло!и-ческого базиса.

Таким образом, анализ недостатков УСП и современных тенденций их развития позволяет сделать вывод о необходимости создания базовой графической подсистемы,

Сформулированы требования к БГП, которая должна обеспечить един сто сквозного иерархического процесса проектиргчания, обладать функциональной полпотой, достаточной степенью унификации, возмож ностью использования в рамках других систем и простотой развития.

Определена структурная схема БГП, как обслуживающей системы УСП, с включением следующих элементов: лингвистических средств, информационного обеспечения, диалоговой обработки и анализа данных ; синтеза графических моделей схем; преобразования структуры схемы нас всех уровнях проектирования; формирования структуры схемы в унифицированном форлате и для локальных баз данных; формирования дан ных об объектах проектирования для документирования, обучающих соедсгв.

J * *

О

Во второй главе диссертации сформулированы требования к лингвистическому и информационному обеспечению БГП, которые сводятся к выполнению следующих возможностей, обеспечению функциональной полноты в рамках сквозного процесса проектирования; описанию данных о схеме и ее синтеза в естественной наглядной форме (не требующей знаний по программированию); совместной графической интерпретации модели объекта, внешних воздействий и результатов моделирования на любом этапе проектирования (в том числе и непосредственно в его ходе); гибкости и универсальности; структурирования данных, высокой скорости синтеза, обработки, преобразования и документирования данных, простоты автоматизации процедур и развития.

На основе сформулированных требований и предложенного принципа структурно-модульного описания схем разработан входной язык БГП БИМОД.

В соответствии с принципом описания, в качестве основы языка принят модуль, з понятие которого входит как сам логический модуль (выполняющий определенные функции), являющийся головным, так и совокупность остальных модулей по оплсашда его геометрической модели; многоуровневого представления; поведенческих; функционально-логических и электрофизических характеристик; топологии. По желанию пользователя могут включаться любые другие необходимые ему модули.

Модуль многоуровневого описания элемента схемы обеспечивает его представление .на основе более простых конструктивных элементов как на одном уровне иерархии проектирования, так и при прямом и обратном переходе с уровня на уровень, го есть является связующим звеном иерархического процесса проектирования, обеспечивающим возможность реа-лизашга принципа непрерывности.

Алфавит входного языка БИМОД включает заглавные и прописные буквы латинского и русского алфавита, арабские цифры и специальные символы. Основными элементами языка является набор ключевых командных слоз и имен атрибутов основных записей. Основной структурной единицей языка описания логических модулей является запись. Тело записи заключается между ключевыми словами начала и конца записи и состоит из набора значений атрибутов.

Входной язык позволяет описывать все перечисленные выше модули единым образом: • "

«БИБЛИОТЕКА МОДУЛЕЙ»: :-<ОПИСАНИЕ_МОДУЛЯ>

[;..,<ОПИСАНИЕ_МОДУЛЯ>],[END FILE;] «ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ>::=<ИМЯ ТИПА>;<ТЕЛО_ЗАПИСИ>;

«КОМАНДНОЕ СЛОВО>; <ТЕЛО_ЗАПИСИ>:; = ■<ВЫ РАЖЕНИЕ>;[ <ВЫРАЖЕНИЕ>...}

Й

<Ш№АЖЕНИЕ>.:=<ИМЯ_АТРИБУТА>=<ЗНАЧЕНИЕ_ АТРИБУТА»

Библиотека модулей формируется как иерархическая структур* с головными и зависимыми записями. Доступ к зависимым записям открывается через головную.

Наиболее важными отличигелшыми характеристиками языка БИ МОД являются универсальность (как основа единства процесса проектирования), соответствие основных конструкций навыкам инженеров-схемотехников, простота освоения и обеспечения высокой скорости описания схем.

Второй важной частью лингвистического обеспечения-являются средства описания входных воздействий, эталонной реакции схем, режимов проектирования. Для больших схем данная информагия очень объемна н поэтому высокий уровень развития языка описания данной информации, получившего название ЯЗП (язык задания на проектирование), имеет важное значение для обеспечения высокой эффективности У СП.

Язык задания на проектирование разрабатывался на основе сформулированных выше требований. Предусмотрена возможность как символьных, так и графических способов задания входных воздействий и эталонных реакций схем, использование сокращенных форм описания за счет применения операций цикла, сложения, вычип^ия и сдвига сигналов, использования командных процедур автоматического формирования данных.

Для его построения использован гот же алфавит. Основным его элементом при символьном описании внешних воздействий является блок задания:

«БЛОК ЗАДАНИЯ>::=<ВЕКТОР ИДЕНТИФИКАТОРОВ ВЫВОДОВ>,

«ВЕКТОР СИГНАЛОВ:»; «ПРИЗНАК ОКОНЧАНИЯ БЛОКА ЗАДАНИЯ» <ВЕКТОР ИДЕНТИФИКАТОРОВ ВЫВОДОВ>::-«ОДНОМЕРНЫЙ

-ВЕКТОР»; «МНОГОМЕРНЫЙ ВЕКТОР» «¡ОДНОМЕРНЫЙ ВБКТОР>.\-«ИДЕНТИФИКАТОР ВЫЖ>ДА> «МНОГОМЕРНЫЙ ВЕКТОР»:^ИДЕНТИФИКАТОР ВЫ ОДА>

(«РАЗДЕЛИТЕЛЬ* <И ДЕНТИФ ИКАТОР ВЫВОДА»...!)

«ВЕКТОР СИГНАЛОВ?-:.-«СИМВОЛЬНЫЙ ПОКООРДИНАТНЫЙ»;

«В ВОСЬМЕРИЧНОЙ СИСТЕМЕ> <В ШЕСТНАДЦАТЕРИЧНОЙ СИСТЕМЕ>; <С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АРИФМЕТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ И СДВИГА»; «ВРЕМЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ»

При графическом способе описания временных диаграмм предусмог ремы процедуры рисования координатных осей, задания и редактирова ния диаграмм, вывода диаграмм сигналов в процессе моделирования вмес -

re с фрагментами схемы, перестановки диаграмм и другие.

На основании описанной информации формируется таблица испш юсти для моделирования.

Задание режимов проектирования осуществляется с помощь*» мгн*>

В главе рассмотрены также принципы построения и особенности Реализации информационного обеспечения БГП. Разработана модифипи эованная кольцевая структура, как основа построения базы данных под :исгемы. Проведено ее сравнение со структурой, принятой для гюгтрое шя локальной базы данных УОМ. Показано, что она обладает важными треимуществами по основным критериям. На ее основе разработана база данных БГП и необходимый набор процедур управления. Рассмотрены тринципы формирования библиотеки модулей. Основой библиотеки мо тулей является библиотека символов, которая объединяет н единую за тис.ь описание модулей различных характеристик элемента с его графи-' )еским модулем, то есть элемент символ содержит полное описание библиотечного элемента.

RЛР£1ье8„1лаЕе диссертации рассмотрены вопросы выбора рацио-1.1ЛЫЮЙ структуры диалога и построения интерфейса пользователя ЬГН. На основании наиболее известных структур диалога и их ктчесгвенной л* ¡iки, для БГП выбраны командный язык, меню и многооконная струк гура.

На первом этапе в БГП был разработан интерфейс с применением ■»енч и командного языка из-за простоты, сравнительно невысоких . i грат времени на разработку и особенностей нос троения графического тер пинала. На втором этапе был создан интерфейс с применением много жонной структуры, что позволило провести количественное сравнение эффективности двух интерфейсов.

Показано, что многооконный интерфейс снижает трудоемкость пер joro этапа процесса проектирования на 20 % и выифыш увеличивается с х>стом сложности схем. Получена экспериментальная зависимость эф Активности интерфейса от количества вентилей в схеме.

Во втором разделе главы рассмотрены вопросу диалоговой обрабог (и данных о схеме и синтеза ее графического образа.

Определены задачи семантического и синтаксического контроля кон ;трукций языков Б И МОД и ЯЗИ, выявления наиболее вероятных оши 5ок, рассмотрены особенности построения данных средств.

Предложены принцти j синтеза графического образа схем и опреде пен необходимый и достаточный набор процедур. Проведено исследоиа ше эффективности эвристических алгоритмов автоматической трассн эовки связей а специфических условиях синтеза графической модели троекта. Описан предложенный поблочный алгоритм сортировки и вы

ДИЛ.'ИНЯ ц<ч10Й .

Определены критерии преобразования больших схем на различных уровнях иерархического процесса проектирования.

Разработал алгоритм разделения больших схем на фрагменты, который основан на принципе предварительного преобразования схемы с фкрмироьчшем чпсевдоэлементов», к которым относятся обратные свяли, ранжирование схем и их разделение на части. Таким образом, не допускается нахождение элементов, охваченных обрашыми связями, в различных фрагментах и обеспечивается возмошюсть их последующего моделирования на всю глубину из-за устранения межфрагментных обратных связей.

Для получения максимальной производительное™ мнотопроцессор-ноЛ системы У Л М определены критерии разделения схем на подсхемы 15 разработан алгоритм, обес.печгчающий выравнивание активности подсхем н уменьшение количества межфрагментных связей. Вначале определяется количество подсхем, далее производится предварительное распределение линейных цепочек вентилей, начиная со входов. Потом производится распределение вторичных линейных цепочек вентилей, имеющих коэффициент разветвления по выходу больше единицы с минимизацией межфрагкентлых связей и выравниванием активностей подсхем.

главе рассмотрен разработанный алгорар-з преобразования цифровых систем в новый логический и технологический базис, позволяющий автоматизировать процедуру преобразования с оптимизацией ее структуры. Процедуры алгоритма позволяют преобразовать произвольный логический базис в новый логический базис с поиском избыточных элементов и оптимизацией структуры схемы, замену логических элементов технологическими, формирование цифрового блока с анализом удовлетворения его характеристик заданным ограничениям. Автоматизация преобразования базиса схемы обеспечивает снижение сроков по сравнению с инженерными методами на несколько порядков.

Рассмотрены особенности решения задач формирования данных о схемах в форматах локальных баз данных. Кроме того, предусмотрена возможность формирования данных в унифшднрозантгых форматах ¿¡ля взаимодействия с. наиболее распространенными отечественными н зарубежными системами.

Определен необходимый набор процедур для подготовки, упорядочения и преобразования данных для документирования схем на типовых фафопостроителях.

Рассмотрены принципы построения обучающей подсистемы БГП, как иерархической экспертно-гренажерной системы И особенности се алю ритмической основы.

■в

В четвертой главе рассмотрены особенности программной реадша ции БГП.

Базовая графическая подсистема может функционировать и УЧ И, также в подобных системах на основе мини-ЭВМ «Электроника H'jt, микроЭВМ «Электроника МСО 101 ► и программно-совместимых он-чественных и зарубежных ЭВМ под управлением операционных сне чем МОС-32М, ЮНИКС. БГП адаптирована для ЭВМ PC IBM.

Графические средства ориентированы на применение векторных дисплеев с запоминающей трубкой типа УВПК-51 OIS и цветных pa¡ . гр<> вых дисплеев типа ^Электроника МС710(з» или зарубежных аналою».

Программы нагшеаны на алгоритмических языках высокою уровня Фортран 77 и С. Для функционирования БГП требуется об1>ем ОЗУ до О.ЗМгб.

В БГП входят следующие программные модули . MA1NGUAI-, TRNBIMOD, TRNLTD, LIBGRAF, SDI.GRAF, PLOTOKAF, PSl'OKAF, HSHGRAF.

Первый программный модуль MAINGRAF является монитором под системы. Он управляет работой всех программных компонентов и осу ществляет взаимодействие с операционной системой.

Модули TRNBIMOD и TRNLTD обеспечивают обработку конструкций входных языков описания схемы БИМОД и задания на нроектро вание ЯЗП, осуществляют синтаксический и семантический анализ дон ных проверку на наиболее вероятные ошибки, автоматическую гетр v цию данных, формирование и вывод диагностических сообщений.

LIBGRAF является управляющим модулем библиотеки пользователя и вклхзчает необходимый набор процедур для управленьл и формирова ния данных для многоуровневого описания модулей, а также общих про цедур управления базой д^дных.

Ядром подсистемы является фафический редактор SDSüRAr • са мый сложный модуль, включающий большое количество программ рисо вания и редактирования базовых фигур, формирования библиотеки тра фических моделей типовых злементов, синтеза графического образа схе мы, групповых операций, управления изображением, а также вспомога тельных процедур. Графический редактор реализован как иерархи ческая система, которая разделена на два уровня - командных процедур и команд курсора и функционирует под управлением встроенного внут рениего монитора, В SDSGRAF входит несколько десятков профамм, реализующих асе процедуры по формирогашш и синтезу графической модели объасга проеотирования на любом уровне проекптровання.

Модуль SDLGRAF включает протраммы преобразования описания

структуры схемы в унифицированный формат и-форматы локальных подсистем УС11.

В блок РЯТОКАР о л оля г все программы преобразования структуры схемы на различных иерархических уровнях процесса проектирования.

С помощью набора программ РЬОТОКА!-' осуществляется формирование, у рядочение и преобразование данных для вывода на типовые графопостроители.

Модуль ИБИС КАР является обучающей подсистемой, которая построена как многостадийная эксперлю-тренажерная система, ориентированная на пользователей различной квалификации и включает необходимые процедуры взаимодействия с базой знаний.

Рассмотрены результаты внедрения БГП в составе интегрированной САПР ОКБ при заводе «Процессор» для выполнения научно-исследовательских и опытао-консгрук^орских работ по госбюджетной и хоздоговорной тематике по проектированию БИС на основе базовых матричных кристаллов, микршычиелнтелей, больших цифровых блоков ЭВМ. Разработанная подсистема использовалась для выполнения всех видов работ от синтеза схемы на поведенческом уровне до получения документации.

Результаты внедрения показывают, что использование БГП позволяет снизить общую трудоемкость процесса проектирования сложных изделий на 20 %, а на этапе формирования данных о схеме и синтеза графической модели в 1,5 2 раза по сравнению с применением локальных лингвистических и программных средст УСП.

В главе рассмотрены также вопросы рациональной методики применения БГП.

Основные результаты работы

Главным итогом работы является создание »: внедрение базовой графической подсистемы унифлшрова»;ной интерактивной системы ускоренного проектирования на базе микроЭВМ «Электроника МСО 107» и аппаратного ускорителя моделирования.

Для решения этой проблемы:

1. Проанализированы особенности построения программно-аппаратного комплекса УСП для сквозного иерархического проектирования ИЭВТ, на основании которого выделены задачи, связанные с синтезом графического образа схемы, преобразованием и документированием данных. Поставлена задача создания базовой графической под системы описания проектов-, как обслуживающей подсистемы УСП.

2. Сформулированы требования к БГП, как основы единства и непрерывности иерархического процесса проектирования. Определены

KJ

функции ВГП и предложена структура ее построения.

3. Разработаны лингвистические средства БГП, включающие вход, ной язык подсистемы БИМОД и язых задания на проектрование ЯЗИ, соответствующих навыкам разработчиков и обеспечивающих унифи нацию описания проектов в рамках иерархической системы проектирова ния, простоту и высокую скорость ввода и обработки данных.

4. Создано информационное обеспечение БГП на основе модифицированной кольцевой структуры. Проведено сравнение ее эффективности с локальными базами данных различных подсистем УСП, которое показало ее преимущество по основным критериям. Определены принципы формирования библиотек элементов, набор необходимых процедур управления базой данных.

5. Разработаны два варианта пользовательского интерфейса, осно, ванных на различных структурах диалога (командный язык, меню и многооконная). Проведена экспериментальная сравнительная оценка их эффективности, которая показала преимущество йнте]>фейса с многооконной структурой диалога. Получено эмпирическое вырдже пне зависимости времени описания и управления процессом проектирования от сл05хносп1 схемы.

3. Определены способы, процедуры и алгоритмы обработки текстовой информации и синтеза графической модели схемы. Приведено исследование эврисшческих алгоритмов автоматической грасси-ровки связей в специфических условиях, предложены способы рациональной организации трассировки связей и эффективный алгоритм поблочной сортировки и формирования связей.

7. Выделены задачи структурного преобразовали-, схем на различных уровнях процесса проектирования, определены критерии пре образования и разработаны алгоритмы фрагменгирования, оптимальной загрузки многопроцессорной системы УЛМ, автомата зированного перехода из произвольного базиса в заданный с оптимизацией структуры схемы, документирования с разделением схем на част ; минимизацией времени работы исполнительного устройства.

8. Разработана обучающая подсистема БГП со структурой эк-'.пертно-гренажерной системы, построенная по принципу иерархической системы с ориентацией на фуппы пользователей с различным фовнем подготовки.

9. Осуществлена программная. реализация БГИ. Созданный трограммный комплекс внедрен в ОКБ,при заводе «Процессор» (г. ¡Зоронеж) :0 используется при проектировании БИС и блоков Э15М. Программный комплекс внедрен в учебный процесс на кафедре САН I' Воронежского государственного технического университета.

Годовой экономический эффект составил 211 миллион рублей и lu; fax 1995 юли.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кононыхина H.A., Лопатин B.C., Межов A.B., Пиголин В.М. Графический интерфейс системы ускоренного моделирования // Автоматизация проектирования РЭА и ЭВТ : Тез. докл. региональной конференции. Пенза, 1992. С. 40-41.

2. Кононыхина H.A., Межов A.B., Рындин A.A. Перспективные графические средства как основа высокой эффективности и бездефектности проектирования электронных схем // САПР-92. Новые информационные технологии в науке,'образовании и бизнесе: Тез. докл. Международной конференции и школы молодых ученых и специалистов. - Воронеж, 1992. С.66-68.

3. Лапшина М.Л., Лопатин B.C., Межов A.B., Юрочкин В.А. Унифицированное рабочее м^сто проектировщика изделий электронной и вычислительной техники на базе 32-разрядной ЭВМ «Электроника МС0107» // Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем: Тез. докл. Российского совещания-семинара. - Воронеж, 1992. С. 58.

4. Кононыхина H.A., Межов A.B., Рындин A.A. Интерактивная графическая подсистема формирования данных в унифицированных системах автоматизированного проектирования типа < КУЛОН» // САПР-92. Новые информационные технологии в науке, образовании и бизнесе. Тез. докл. Международной конференций и школы молодых ученых и специалистов. - Воронеж, 1992. С. 122-123.

5. Кононыхина H.A., Лапшина М.А., Межов A.B., Рындин A.A. Пакет «ИГРА»- интерактивная графическая среда процесса сквозного проектирования цифровой аппаратуры // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвузовский сборник научных трудов. - Воронеж, 1992. С. 137-140.

6. Рындин A.A., Макаров О.Г., Межов A.B. Статистическая оптимизация процента выхода годных СБИС по результатам межоперационного контроля // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвузовский сборник научных трудов. - Воронеж, 1993. С. 149-153.

7. Межов A.B., Рындин A.A. Формирование графического представления структуры схемы для пакетов программ проектирования БИС / / Высокие технологии s проектировании технических устройств и автоматизированных систем : Тез. докл. Всероссийского совещания-семинара. - Воронеж, 1993. С. 125-126.

8. Чевычелов Ю.А., Кононыхина H.A., Межов A.B. Методология применения аппаратных средств моделирования /'/' Математическое

>беспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине. Гез. докл. Всероссийского совещания-семинара. - Воронеж, 1994.

139-140.

Э.Бочаров О.С., Федоров Д.П., Межов A.B. Основные требования и гринципы построения пользовательского интерфейса САПР-АОС щюек ирования мебели // Проблемы современных технологий обучения и азвигия умственной активности студентов и школьников. Тез. докл. 'еспублнканскоЙ научно-практической конференции. Воронеж, 1994

40.

10. Лопатин B.C., Межов A.B., Бочаров О.С. САПР АОС изделий лектронной и вычислительной техники // Проблемы современных 5ХИ0Л0ГИЙ обучения и развития умственной активносл! студентов и ¡колышков. Тез. докл. Республиканской научно-практической конфе-гнции. - Воронеж, 1994. С. 46.

11. Межов A.B. Моделирование пользовательского графического чтерфейса в системах ускоренного проектирования БИС'// Оптими ция и моделирование в автоматизированных системах: М.-жвров-гий сборник научных трудов. - Воронеж, 1994. С. 169-173.

12. Рындин A.A., Межов A.B. Лингвистическое обеспечение и дна новые средства обработки исходных данных системы ускоренного про-тирования БИС // САПР-94. Новые информационные технологии в уке, образовании и бизнесе: Тезисы доклада XXI Международной нференции и школы молодых ученых и специалистов. Крьг рзуф, 1994. С. 28-29.

13. Рындкн A.A., Межов A.B., Зибров A.A. Универсальная инфор-ционная среда проектирования для создания интегрированных САПР 1С // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ЭВТ. 1994. Выл. 2. С. 51

14. Рыидии A.A., Чевычелов Ю.А., Межов A.B. Развитие 1рлфи :ких средств системы ускоренного проектирования БИС / / Высо е технологии в технике и медицине: Межвузовский сборник научных W МУВТ. - Воронеж, 1994. С. 27 31. . ,