автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Средства синтеза, анализа и визуализации параметризованных макроэлементов СБИС

МОСКОВШ®. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ-Ш5НИЕРНО-ФИЗИНЕСКИЛ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

РГБ ОД ~~ . ' :

: ,, -,, '. На правах .рукописи

,2 •••-..■.."

УДК. 681.326.7

ПЛЕХАНОВ Андрей Станиславович

СРЕДСТВА СИНТЕЗА. АНАЛИЗА И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРИЗОВАШШХ . МАКРОЭЛЕМЕНТОВ СБИС

05.13.05 - элемента и устройства вычислительной техники . и систем управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических: наук

/

Автор: -ч^'

Москва - 1994 г.

РяЗотя выполнена в Московском . ТосудэрстБзшюм . ашкворио -физическом институте (Техническом' Уишгрсшрт©>.

Исучпый руководитель: доктор технически/ наук, ярофЬссрр,'' -академик МАИ ''Кзрмазш1ский''А,11. '"•' •.

0ф:щ;'лды1ь:б. пппсазнтк: доктор техничэекж наук, профессор,' .V . 4 заслужонный деятель' науки • у ..техники РФ,,

академик МАИ" ' Шэмаов Ю,М. ".

кзцдздат технических.даук, .' -'.• ''*•*. Банлов B.C.- . ' ' ";''

ьедуща?; организация:. НаучзогЯрэкзвйдогшшзИ цоатр ЭЛВИС- • *•••

нэучш-про;«водсяшЕного. ака:юнвр£ого. • ' ое'шзстзз ЭЛАС " л- •: '.,. \ '

Йяйхга состоятся 47 " октября 1994 г. ,в"____„чао. V

на заседании диссертационного'соьетаК U53.C3.03 в МИФИ ': . ' . по адресу: 115409, Москва, Каирское шоссе, д.31, тол. 324--84-88

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке М/Ж.

Авторе^-зрат разослан nrfp'J____ 1934 г.

Проект принять участка в расото. Сонета'нет приедать • отзыв в (упк-м гкзе-мплярз. завер-энный печать». орГзк1Сзцки.

УЧС-HUli СОКрОтерЬ. -. ':":"'.' - * ;

(■"зцкглкзироБаппох'О совота . ' •■ ■

к.т.а,,дж Q^¿¿¿/ZMJCJ1 й.М.' Оаидсмкб''

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. При заказном проектировании сложных цифровых- устройств в виде СБИС используют подход, основанный на библиотечных элементах. По мере увеличения сложности цифровых ■ устройств и повышения степени та интеграции библиотеки элементов, как и саш элементы, усложняются. При развитии' такого подхода к созданию и использованию библиотеки 'возникла проблема получения, храпения и использования большого числа элементов с большим числом разновидностей кз:!'.дого, так как даже функционально одинаковые библиотечные элементы могут различаться структурно и иметь разные характеристики. Поскольку число разновидностей одного и того же элемента может достигать нескольких тысяч, то с учетом множества самих элементов общее их число в библиотеке становится недопустимо большим.

Разработчик СБИС должен выбрать необходимые варианты библиотечных элементов и оценить параметры проектируемой системы по их параметрам. В случае же, когда параметры системы, построенной с использованием данных библиотечных элементов, не удовлетворяют техническому заданию, разработчик возвращается к выбору библиотечных элементов и повторяет цикл проектирования. При отсутствии необходимого библиотечного элемента он вынузден создавать новый библиотечный элемент с требуемыми параметрами. Таких итераций па практике бывает несколько. При этом основную часть времени занимает проектирование новых вариантов библиотечных элементов с характеристиками, заданными после анализа предыдущих итераций.

После создания библиотечного элемента необходимо быстро получить его характеристики с представлением их в наглядной, графической форме, что также является сложной задачей.

По мере перехода к макроэлементам их проектирование • становится важной и сложной проблемой. Существуют устройства, проектирование которых основано на сложных методиках синтеза. В этом случае разработчик системы должен либо сам изучать все тонкости проектирования таких элементов для последующего самостоятельного их синтеза, либо передать эту работу

разработчику элементов с последующими ■ ■ щогократными согласованиями и коррекциями подученных результатов. Практика ' показала» что. такие пути создания . .элементов не .решают ■■; проблему из-за их неэффективности, трудоемкости,- а часто, и. невозможности. . г "/ ..

Можно повысить эффективность' -/ процесса '- синтеза ■ библиотечного макроэлемента, если разработчик системы будет . схатознровать его с помощью автоматизированной - методики проектирования, созданной разработчиком этого элемента.. Для автоматизации различных методик гфоектированил макроэлементов необходимо , разработать . -процедуру формализации знаний, разработчиков макроэлементов, а- также достаточно'. простые, ; шеодш больше . интеллектуальнь!е, \ ' техшиоскиз';' и программистские возможности, единые и гибкие сродства. Это определяет актуальность предлагаемой работы.. -' 1'-,

Целью работы шляется повышение ■, эффективности . проотттрованйя~ библиотечных : 'макроэлементов .СБИС- путем создания средств их автоматизированного ;.сицтеза, анализа - и визуализации с , использованием методик проектирования и разработка метода синтеза многостабильных триггеров как макроэлементов. . ,

Для достижения данной цели решались следующие основные задачи исследования:

1 011ределашкГ перечня знаниа,. необходимых при проектировании макроэлементов, и создание процедуры их формализация дш использования на ЭВМ;

- разработка программных средств автоматизации методик проектирования макроэлементов .СБИС;

разработка -, автоматизированной . системы.; анализа и моделирования работы макроэлементов; -.

- разработка алгоритма"и средств визуализации результатов анализа' и проектирования;

- автоматизация методик проецирования макроэлементов; с' помощью созданных средств. ' с ; полученном библиотечных"' аазментов; ■ •

- разработка, исследование и теоретическое обоснование

формализованной методики■. проектирования многостабильных

■ триггеров как макроэлементов -СБИС и создание матоматичсского и программного обеспечения их синтеза. '

Метода исследования. Для решения, поставленных задач в работе используются системный- анализ, методы синтеза цифровых элементов, математическая логикз, теория математического и системного программирования, элементы комбинаторики.

Научная новизна.

1. Разработана процедура формализации знаний, содержащихся в методиках проектирования - макроэлементов, для последующей автоматизации методик.

2. Разработан алгоритмический ' язык описания методик проектирования макроэлементов, позволяющий представлять

- ■ формализованные знания разработчика.

. 3. Предложена концепция использования в ЭВМ формализованных знаний разработчика макроэлементов, замечающаяся в применении объекно - ориентированного программирования и позволяющая использовать преимущества объектно ориентированного подхода при автоматизации.

■ 4. Разработана иерархия программных объектов да)

представления макроэлементов, отличающаяся единым, их описанием при моделировании и визуализации, что позволило создать систему автоматизации методик их проектирования. .5. С использованием- разработанной иерархии объектов предложена и создана система логического моделирования и - анализа характеристик цифровых устройств, отличающаяся открытой - структурой и ориентацией на разработчика методик проектирования,, .что позволило разработчику макроэлементов адаптировать ее.для конкретных методик проектирования.

6. Предложен' алгоритм создания графических образов макроэлементов, ■ отличающийся сочетанием . задаваемых разработчиком параметров, построения графического образа с его автоматическим представлением, что позволило при минимуме параметров управлять автоматическим процессом построения графического образа.

7. Впервые определены и обоснованы общие закономерности

построения структур многостабильных ■• триггеров.-Формализована и автоматизирована методика их проектирования как макроэлементов СБИС, отличающаяся расчетом небольшого числа простых формул, что позволило параллельно получать множества вариантов схем больших размерностей, за малое время.

Практическая ценность работы.

Практическая ценность диссертации состоит в. том,, что предложены и реализованы новые подходы к созданию единого, программного комплекса проектирования цифровых устройств на • элементном и системном уровнях. ....

Отличительной чертой предлагаемых средств „(системы СНЮ.) является то, что разработчик; сам • автоматизирует ' методику проектирования макроэлемента, учитывая свой опыт . и особошюсти конкретной методики. . Разработанные средства позволяют' значительно сократить трудоемкость автоматизации, методек проектирования за - счет созданных овцих подсистем, таких как подсистемы логического моделирования, • графического представления, вывода.в общепринятые форматы описания схем и -т.п, за счет транслятор« с разработанного языка описания методик и акцентирования усилий разработчика только на особенности конкретной методики.

Благодаря этому разработчик макроэлементов может представлять методику проектирования макроэлемента в виде готового программного продукта и исследовать характеристики синтезированного библиотечного макроэлемента при различных параметрах, представляя результаты в наглядной форме. А разработчик систем может быстро синтезировать библиотечный макроэлемент с заданными параметрами и получать ; его характеристики, не обращаясь к разработчику макроэлемента. Это существенно повышает эффективность проектирования.

Разработанная и автоматизированная . с помощью созданных средств методика синтеза многостабильных, триггеров как макроэлементов позволила параллельно получать все возмоняые схемы, структуры и их варианты за малое время синтеза и с практически неограниченными^размзрностши. ;

Реализация результатов работы. Результаты работы:

1. использованы при' проектировании блока корректирующей логики ИС аналого-цифрового преобразователя, разрабатываемого в рамках ШЮКР НИИ "ДЕЛЬТА", что позволило по экспортным оценкам ■ в два раза уменьшить время проектирования, оптимизировать структуру по интегральному параметру и в' итоге получить схемы макроэлементов. СБИС хорошего качества.:

2. использованы при разработке алгоритмов и программного обеспечения ' подсистемы САПР масшыа-м в АО Научно-производственного предприятия "САПФИР" для проектирования основных блоков модернизированной БИС перестраиваемого макрогенератора Б1825ВБ1-2 и 8-разрядного умножителя Б1825ВР5-2, что 'позволило существенно упростить и ускорить в 1,3 раза проектирование матричных блоков на логическом уровне, а также оптимизировать схему по потребляемой мощности и быстродействию, что имеет принципиальное значение для БИС данного класса.

3. использованы при моделировании "на зташ структурного проектирования , разработки и изготовления первого отечественного транспьютерного комплекта СБИС по теме "ИНИЦИАТИВА" в НГЩ ЭЛВИС ШЛО ЭЛАС, что позволило ускорить разработку и получить решения, удовлетворяющие заданным требованиям.

4. методики проектирования цифровых устройств, разработанные с участием автора, изданы в ввдз методических пособий для студентов дневного, отделения и используются в учебном процессе в Ю ВУЗах России и СНГ.

Использование результатов диссертации подгЕерздепо актами

о внедрении.

Основные научные положения и результаты, выносимые на

защиту.

Г. Процедура формализации знаний; разработчика макроэлементов для синтеза макроэлементов на базе формализованных методик проектирования.

2. Принцип и алгоритм построения системы автоматизации

методик проектирования, моделирования- и визуализации' макроэлементов СБИС,

3. Алгоритмический язык описания методик проектирования макроэлементов.

4. Теоретическое обоснование, методика и алгоритм. ' проектирования многостабилъных триггеров.

5. Программный комплекс , автоматизации" методик -. синтеза макроэлементов СБИС с анализом и визуализацией структур. .

6. Результаты автоматизации проектирования и отображения ■ структурных схем макроэлементов по методикам их синтеза.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты, диссертационной работы - дозсладавались и обсуждались на научно-технических конференциях, семинарах, совещаниях, среди которых: "Комплексная. автоматизация проектных и конструкторских работ в машиностроении" (Ленинград, 1 '¿91), "Автоматизированное проектирование и схемотехника МДП СБИС" (Новосибирск, 1991), Всесоюзная научно-техническая конференция "Микросистема-93" (Москва, 1093), а также на заседаниях научно-технического семинара кафедры "Электроника" МИФИ. Использованы для обучения. .студентов з лекциях, семинарских занятиях и лабораторных работах, при выполнении, курсового проекта.

Публикации. По теме диссертации . опубликовано 14 научных работ (из mix" 13 печатных) в ведущих профилирующих'журналах страны, изданиях Всесоюзных конференций и методических пособиях для студентов, э также отражены в научно-техпическом отчете по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация- состоит из введения, четырёх глав,"замочения, списка литературы, включающего 61 наименование, приложений и содержит 150 страниц основного текста, 35 рисунков и 7 таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертащташай работы; сформулированы цель и задачи исследования; перечислены научные результаты, выносимые на защиту; указана практическая ценность работы; дана ее обк;,ая характеристика и приведены сведения об апробации; приведен обзор литературы.

В первой главе рассмотрены теоретические обоснования и основные требования к средствам автоматизации методик проектирования, возникающие при ж создании, проблемы и пути решения этих проблем.

Известно, что методики проектирования макроэлементов представляют собой последовательпость действий, при которой по зэдапным входным параметрам, ограничениям, наложенным из эти параметры, и оценкам характеристик промежуточных решения создают элемент, удовлетворяющий требованиям технического задания. В данной работе определены перечень сведений, который необходим для создания автоматизированной методики проектирования библиотечного макроэлемента, и последовательность получения этой информации у разработчика. Перечень включает 10 позиций. Для учета особенностей конкретной автоматизированной методики проектирования в созданной системе предусмотрено, что разработчик макроэлементов может также пр-здлагать свои подпрограммы, свои модели логических элементов, свои графические образы и т.п. Это не входит в указанный выше стандартный перечень, а определяется каждым разработчиком самостоятельно.

Решена задача представления на ЭВМ полученной у разработчика информации. В диссертации предложен подход, сущность которого слстоит в том, что описание методик ведется на привычном для разработчика языке описания схем с штаимумом добавленных конструкций из языка программирования. Полученное таким образом списание методики проектирования транслируется на язык программирования. Разработчик монет корректировать полученное описание, пользуясь всеми возможностями языка программирования высокох'о уровня. Затем ири помощи транслятора с языка программирования высокого

уровня осуществляется'- трансляция в исполнимый модуль с подключением модулей системы. Для реализации этого специально был разработан язык описания методик.; При его ,создании основное внимание уделено' простоте изучения языка и возможности выявления ошибок в описании на ранних" стадиях ■ работы. Простота языка достигнута за счет вынесения всех наиболее сложных и редко используемых , конструкций в язык, программирования, а корректность описания - .за,счет строгой ' проверки типов используемых' параметров и широкого использовании прототипов. .

Для того, чтобы разрабатываемая система, ешь имела возможность эффективно проводить логическое-. моделирование, отображать данные на экране или выводить их на -принтер, :'а; разработчик мог подключать 'собственные. логические модели ; элементов и иметь доступ ко всем переменным, предложено построение системы, в виде объектно - ориентированной библиотеки со следующей иерархией объектов:. . . *

fiainObject !

Signal . Element

I i I

basel,base2,..base(n)

Объекты signal и Element описывают соответственно цепи и подэлекенты устройства. Для описания библиотечных элементов создают объекты от объекта Element, с дополнительными полями.с перекрытием необходимых функций. Поскольку библиотека базовых элементов представляет собой библиотеку . объектов, при необходимости ее легко . можно дополнять и- корректировать. Легко реализуется-и процесс моделирования за счет .наличия :в. объекте Element виртуальной, функции run. . Последняя для, элементов, имеющих внутреннюю структуру, запускает соответствующую 'функцию run каждого подэлемэнта, при этом у базовых элементов функция run перекрыта соответствующей моделирующей функцией. Аналогично осуществляется построение графического образа за счет виртуальной функции draw, которая может быть перекрыта для . отображения нестандартного

графического образа.

В ,диссертации . предложен новый подход к построению графического образа. синтезируемого библиотечного макроэлемента. Суть подхода заключается в том, что разработчик. задает не сам графический образ, а алгоритм, по которому этот графический образ строится. Для его задания также используется, упомянутый выше язык описания методик. Построение графического образа выполняется таким образом, что разработчику достаточно \задать минимум необходимых параметров, а система сшя, выполняет окончательную трассировку и построение стандартных графических образов компонентов.

. Во второй главе рассмотрена конкретная реализация системы , еншй описан транслятор с подмножества языка описания методик, - исследована система логического моделирования и описана система визуализации.

•Предложенный транслятор использует возможности языка описания методик для • проверки корректности описания. Транслятор создан в виде интегрированной системы, которая включает встроенный текстовой редактор корректировки описаний методик. Транслятор работает в двух режимах:

1. Трансляция описания методики проектирования на язык программирования С++. При этом поддерживается предложенная иерархия объектов.

2. Трансляция описания кетоджм проектирования во внутренний формат и передача его в систему ишь для создания макроэлемента.

Система логического моделирования использует ту же предложенную иерархи» объектов. Она построена как открытая система, чтобы разработчик методик мог контролировать все переменные. При этом основное внимание уделено удобству ее использования разработчиком, причем ее используют доя оценки характеристик синтезированных библиотечных элементов в случае, если характеристики не могут быть представлены в аналитической форме. По этим характеристикам автоматизированная методика выбирает наилучший вариант библиотечного макроэлемента. При моделировании может быть использован, любой алфавит значений сигналов, что дает возможность разработчику по-своему их интерпретировать.

Взаимодействуя.,с системой визуализации,' система логического моделирования позволяет проводить интерактивный сеанс логического моделирования, отображая значения сигналов на графическая образе.

При создании логической модели базового элемента создают ношй объект от объекта. Е1етеп1 со своим конструктором и перекрытием виртуальной функции гип, а также при необходимости и других виртуальных функция. Функция гип представлят собственно логическую функцию базового элемента, в которой разработчик . может пользоваться любыми подпрограммами, обращаться к фзмам, учитывать внешние воздействия, температуру, технологию,.моделировать сбои и при необхода ;ости учитывать значения сигналов в других элементах и цепях. Созданная библиотека логических - моделей,, используемая системой сшлъ, включает в себя модели элемента задержки, инвертора, логических элементов ИЛИ-НЕ, И-НЕ, исключающее ИЛИ с количеством входов от 1 до 8, вв-триггер, семь универсальных ■ триггеров нетрадиционных типов логики, одноразрядный сумматор и полусумматор.

Система визуализации ' построена . также, на основе предложенной иерархии объектов и состоит из двух подсистем. Первая осуществляет отображение графического образа элемента, используя объект Е1ет\71ш1(ж. При этом можно раскрывать графические образы подэлементов, рекурсивно создавая экземпляры объекта Е1еаЖ1п<1о-,7. Графический образ создается в два этапа. На первом этапе, осуществляемом один раз при создании элемента, производятся наиболее трудоемкая часть по трассировке цепей и.созданию графических образов компонентов. Полученные .координаты представляются в. условных единицах, в качество которых используются высота и ширина символа. На втором этапе создается окно с графическим образом схемы и его масштабированием.- Подученный графический образ может быть выведен на принтер и графопостроитель. Вторая подсистема создана для визуализации результатов анализа макроэлемента гтри различных параметрах.- Она позволила строить график зависимости характеристик макроэлемента от параметра. Для этого используется объект ^ггф^с. В частности, строится график зависимости быстродействия от какого-либо параметра.

'при отом используется - система моделирования для каэдого значения параметра, автоматически вызывая функция Б1тиЪ:Де. Все это ' позволило разработчику быстро исследовать разработанный элемент.

Поскольку автоматизированные с помощью системы снвь методики проектирования используются как генераторы библиотечных элементов, важно • было представлять синтезированные устройства в общепринятых формата:: описания схем. Разработанная подсистема. вывода в настоящее время осуществляет вывод в наиболее употребительные форматы шл? и УШЬ. При необходимости разработчик может подключить свои подпрограммы вывода в другие, форматы.

■ Система'снш. работает в среде ьв-тогосш на персональных компьютерах, имеет единый интерфейс. Она, как показала практика, позволила на порядок уменьшить трудоемкость и время автоматизации .методик" проектирования библиотечных макроэлементов.

В третьей главе определены и обоснованы закономерности построения структурных схем многостабильных триггеров как сложных макроэлементов. больших рас-мерностей и предложена простая и эффективная методшэ их синтеза.

Параметры многостабильных триггеров (МТ), которых насчитывается восемь, имеют сложные комбинаторные взаимозависимости, определенные в работе и представленные в виде компактных неравенств и мйожестз. Возможные га численные значения образуют древовидную структуру, начиная с параметра стабильности N. в результате чего получает семейство наборов параметров (вариантов) МТ при одной и той же выбранной стабильности. Даны рекомендации по выбору ряда параметров.

Анализ построения и функционирования структурных схем асинхронных и тактируемых многостабильных триггеров, с управлением по входам и выходам, с однофазным и парафазвым тактированием, сохраняющим состояние на нулевом или единичном наборе входных сигналов, позволил выявить общие закономерности их построения и разработать метод их параллельного проектирования со всеми вариантами.

Установлено, что синтез . МТ можно проводить двумя способами: .

1. непосредственно по таблице функционирования МТ,

2. с использованием комбинаторно-арифметичесгапс формул.

Первый способ обладает . наглядностью в процессе

формирования конечных выражений, второй способ отличается формальным их расчетом по простым формулам.

Задача- синтеза состоит в том, чтобы подучить такие выражения для каждого выхода МТ, которые бы, с одной стороны, принудительно обеспечили устойчивое. статическое состояние триггера за счот внутренних сигналов по перекрестным обратным связям с еыходов одних инверторов на входы других, а с другой - обеспечили принудительное подтверждение кеждого устойчивого состояния соответствующими. значениями внешних входных сигналов по другим входам инверторов.

Конечное выражение по каждому выходу формируется

■из двух составляющих №¿>¡+1 и (01)"+1 или и (01)]|+1

путем объединения их логическими операциями. "И" или "ШШ" по выведенным правилам, например: •

I и

<°?Л+1 = (°1>и1 Л (<Ч>*И

или

где 1=1,2,...и, а 1+1 означает, что сигнал .действует в дискретный момент временя t+1.

При первом способе проектирования составляющие <

(01)"+1 и получают по таблице функционирования МТ

путем непосредственного нахождения образующих их сигналов при проверке покрытий нулей одних сигналов единицами других сигналов и единиц одних, сигналов единицами других сигналов:

= £ 1<= г <= N-1, з е ттй, з и 1.

(0дЛ+1 = и ^ где 1<= и <= N-1, 1£ тгы, д ф 1,

(Сг1)<и1 = V где 1<= V <= И, 1 € йы,

4 М-фазность МТ, 3 - входные сигналы,

при отом считают, что сигнала без индекса t действуют в этот дискретный момент времени I (индекс 1 опускают)..

При втором способе проектирования составляющие .

и получают, вычисляя только индексы

образующих их сигналов по выведенным комбинаторно арифметическим формулам. Поскольку совокупность индексов

1 и

сигналов, образующих каждую из составляющих и , можно представить в виде двумерной матрицы с

циклическим изменением индексов и периодом л, вычисляют по формулам начальный и конечный индексы первой строки, шаг изменения индексов в строке, а также шаг изменения тадексов в первом столбце, а затем автоматически определяют остальные индексы матрицы. В полученных тагам обрасоа г.мрзжениях заложены и все возможные варианты сочетания индексов (то есть схем МТ, в. том числе и минимальных), получаемые путем исключения определенных избыточных столбцов указанных выше матриц. Формулы вычисления индексов сведены в систематизированную таблицу. ."Для примера ниже приведипа формула вычисления начального индекса первой строки для . составляющей : <1 = гкт.иы )ы, - где ъ - число

. управляющих входов МТ, Ы - шаг изменения кода на входах триггера для его последовательного' переключения. Если окаиется, что <1 > Н, то с учетом периодичности индексов присваивают J значение остатка от деления 1-КЬНМ )Ь1 на К.

Рассмотрены вопросы возможных состязаний сигналов в схемах многостабильных триггеров и установлено, как формально и автоматически в процессе синтеза устранить все состязания •сигналов, (крэке состязаний ме:хду входными сигналами). Определены, систематизированы и сведены в единую таблицу конечные формулы (20 формул) для построения схем МТ: асинхронных к тактируемых, с управлением по входам и выходам, с однофазным и парафазшлм тактированием, с сохранением, состояния на рулевом или единичном входном наборе. Полученные результаты шшзстркроваш примерами синтеза, в том числе 16-ти стабильного триггере.

'В четвертой главе рассматриваются методики, автоматизированные с помощью системы синь, для упрощения использования автоматизированных методик они имеют одинаковый интерфейс и единую систему меню, дополненную в каждой методике пунктами, необходимыми для. данной методики. Автоматизированы несколько известных методик проектирования.

а также разработанная" . автором методика. проектирования многостзбилькых триггеров. : Для -' расширения "■: функциональных/... возмоишостея . системы в нее введена библиотека из семи универсальных, двухвходовых триггеров- нетрадиционных /типов, логики, разработанных автором. .■ .Все автоматизированные - ; методики поззоляют проводить.интерактивный сеанс логического■ \ моделирования, получать графический образ и выводить;его на.; / устройства отображения, а также выводить, описания устройства, в формат KD П'. ■ •

Автоматизированные методики проектирования сумматоров ■ с „. . последовательным и параллельным переносами позволяют получать ' такие устройства по. заданной разрядности. Разработчик- может, также определить, их быстродействие при различных задержках базовых элементов.. "

Автоматизированная ■ методика проектирования - матричных умножителей создает мат-ричные умножители по двум структурным ■ . параметрам - разрядностям по осям х и у.' Умножитель построен на одноразрядных сумматорах и полусумматорах/ которые, в свою, , очередь, создапы из базовых -элементов. К стандартным . действиям системы добавлены возможности -анализа зависимости задержки умножителя , при заданной разрядности .от, - задержек -базовых элементов . и - автоматического отображения этой зависимости в виде графика, а . также отображения . в: виде графика зависимости мгновенной мощности • при . переходном' процессе от заданной задержки базовых элементов.,-. -

Автоматизированная методика проектирования лагагостабилышх триггеров построена по рассмотренной в III главо" процедуре их проектирования. Дщ '.синтеза • мпогостзбкяьного триггера требуется задать 7 структурных параметров. Особенностью. . данной методики, .является наличие . сложной зависимости параметров друг от друга с соответствующими ограничениями. Эти ограничения носят сложный комбинаторный характер., но вычисляются системой автоматически. Для учета этих ограничений написаны и подключены к автоматизированной ; методике дополнительные функции.. Поскольку заранее неизвестно необходимое число входов элементов ИЛИ-НЕ, из которых будет построена схема, была создана специальная логическая модель такого элемента с переменным- числом входов. - После задания .'.

всех параметров многостабильного триггера получается схема с избыточным (как правило) числом входов у. всех логических '. элементов (избыточным числом сигналов в конечных -логических выражениях). Благодаря , этому можно получить множество

- различных вариантов структур МТ, в тем числе и минимальных, путем вычеркивания по определенным в дисертзции правилам сигналов а и 5 в полученных их наборах. Для реализации этих

,-.'.''действия в меню добавлен один пункт, специфичный для данной 'методам. После ^ удаления ашаемых сигналов и проверки корректности этих действий! в системе уничтожается образ пре:кнего многостабильного триггера и на его месте создается новый с-соответствующей'конфигурацией. При этом, естественно, создается новые модели логических элементов и новый графический образ, благодаря чему кокло, быстро и наглядно ..получать необходимые структуры МТ для последующего их анализа и использования. .■'-.'-."

Для создания экономичных цифровых устройств необходимо иметь развитую библиотеку элементов. Как известно, из триггеров большими функциональными.возможностями обладают так называемые универсальные триггеры, выполняющие помимо своей функции также функции 1)- у. т- триггеров путем подачи соответствующих внешних сигналов ади простой коммутацией

- выходов со входами. Помимо широко используемых триггеров такого типа, как ох и т, известны универсальные триггеры и

. нетрадиционных типов логики т тр, АР, бр, ер, ор и аэ. Эти триггеры описаны в диссертация нз предложенном языке, и при , помощи созданного транслятора, сформирована библиотека универсальных триггеров этих типов для системы сшя. с целью расширения ее. функциональных возможностей при' . проектировании сложных систем. Эту библиотеку предполагается использовать при автоматизации методик проектирования устройств по заданной архитектуре.

. В заключении изложены основные научные и практические результаты диссертационной работы.

- В приложениях приведены описания «Б-триггера в форматах ЕОП' и таш., созданные разработанной системой снш., пример

. описания схемы параллельного переноса на языке описания методик, з также представлены акты об использовании результатов диссертационной работа.

- 18 - .. .: • /■• 3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ . . ■ , '

1.- Определен перечень знаний разработчика библиотечных ' макроэлементов и предложена процедура их. формализации для использования на ЭВМ. ■ ' • ■ ....

2. Созданы срздства автоматизации' методик проектирования, макроэлементов СБИС (система сшя.). Система соответствует требованиям, предъявляемым к современным высокоуровневым программным продуктам: построена как объектно -ориентированная библиотека, является открытой, имеет единый дружественный интерфейс, 'выводит результаты в- форматы существующих . САПР и работает в 'среде 'us-windows на персональных компьютерах. "

3. Разработана система моделирования ми анализа цифровых устройств, позволяющая подключать модели элементов пользователя, контролировать всю информацию о моделируемом устройстве i создавать и анализировать параметризованные устройства.

4. Создана система визуализации образов проектируемых макроэлементов и автоматического представлен™ их характеристик в виде графиков. . • ■

5. Разработан алгоритмический • язык описания методик.. проектирования макроэлементов.

6. Предложен и теоретически - обоснован формализованный метод, синтеза многостабильных триггеров как макроэлементов СБИС. •

7. С помощью разработанных средств автоматизированы методики проектирования макроэлементов: сумматоров с -последовательным и параллельным переносами, матричных умножителей, многостабильшх триггеров. Создана библиотека из семи универсальных двухвходовых триггеров нетрадиционных, типов логшси дал расширения функциональных возможностей проектирования сложных систем. ,

Основные положения диссертационной работы отражены.. в

следующих публикациях:

1. Плеханов О.П., Плеханов. A.C. Характеристический метод синтеза многостабильных • ячеек памяти радиотехнических систем.- Радиотехника, 1883, №5, с. 84-88.

2. .. Плеханов С.П., Плеханов A.C. Универсальный способ проектирования, многостабилькых ячеек памяти.- Электродная промышленность, № 8, 1889, с. 58-80.

3.- Плеханов С.П., Плеханов Л.С. Автоматический алгоритм проектирования многостабильных ячеек памяти.- Электронная техника. Сер.Ю. Микроэлектронные устройства, вып. 1(73), 1989/ С. 3-7.

' 4. Плеханов A.C. Учет и исклзчевке состязаний елгналоз в последовательностных устройствах при их характернстическо?.?

. синтезе.- Электронная техника. Сер.Ю. 1ййфоэ;.:жгрош1ыо устройства, вып. 4(82), 1990, с. 45-47.

5.,-Борзяк. A.A., Кармазинский А.Н., Матуачиа A.B., Плеханов A.C. Интеллектуальная экспертная система структурного синтеза библиотечных элементов К!Щ1 БИС. Интеллектуальные системы, Тематический сборник научных трудов, М.: Московский авиационный институт, 1991, с. 84-90.

6. Анитова Е.В., Борзяк A.A., Кармэзинский А.Н., Матушкин A.B., Плеханов A.C. Экспертная система синтеза библиотечных элементов кщщ . БКО, Тезисы докладов научно-технической конференции 1Ш "Восток", НПО "Адрон", Новосибирск, 1991, с. 3-5.

7. Борзяк A.A., Кэрмазинский А.И., Проханов A.C. и др.

- Созданкз инструментальных, средств экспертной системы генерации библиотечных элементов. Отчет по теме 623/111-91-3-003-374, М.: М-.сковский инженерно-физический иисттгут, 1991, 152 с.

8. Борзяк A.A., Кармазикский А.Н., Плеханов A.C. Структурный синтез библиотечных элементов. КМДП БИС на базе языка VHDI,, Тезисы докладов научно-технической конференции "Комплексная автоматизация проектных и конструкторских работ в

' машинос^оении", Л.: Ж1'М0, 1991, с. 80-82.

9. Плеханов С. 1L, 'Плеханов A.C. Структуры универсальных триггеров функционально полного набора.- Электронная

'. техника. Сер.Ю. Кикрозлектроншле устройства, вып. 4(88),

. 1891, с. 29-31.

.10. Плеханов. A.C. Функционально-полный набор упкворсалышх

■ двухвходовых ариггаров для автоматизации проектирования цифровой аппаратуры^' Математическое и программное

обеспечение САПР с ажлсентами искусственного. интеллекта. Сборник . научных трудов, Тверь: ,. Тверской лолитехнкчекий'. ■ институт, 1992, с. 118-125. ^ . '_.--■ " -

11. Плеханов С.II., Шехапов A.C. Проектирование устройств ЦВМ по заданной архитектуре. ..Метод. указ.-' по курсу

''Проектирование устройств ЦВМ", Моск. гос. ин-т электроники-и математики (Технически! университет), М.: 1993, 14 с.

12. Плеханов С. П., Плеханов A.C. .Параллельное проектировать- -структур шаяедоватолыгостаых ..цифровых .устройств. ; Метод, указ. по курсу "Проектирование устройств ЦВМ", Моск., гос.' ин-т электроники * и математики, (Технический университет) ,•■'.", Ы. ; 1993, 19 С.

13.Плеханов A.C. Система автоматизации методик проектирования библиотечных элементов КЩЩ БИС. Тезисы - докладов научно -технической конференции "Мшсросистема-ЭЗ", М. : 1993, с." 9"?-99.

14. Плеханов С.П.., Плеханов A.C. Автоматическая система проектирования, моделирования, и графического отображения •. -; структурных схем. шшгостабильных. триггеров. Метод, указ. к. .: лабораторной работе. по курсу -"Проектирование устройств . : ЦВМ", Моск. гос. ин-т электроники и математики (Технический -университет), М.: 1994, 18 с.

•Подписано а печать Itf-^i-Sv/ Заказ ¿У;/ !края/.У:

Типография ШМ, Каширское шоссе,-31