автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Верификация принципальных и функциональных схем цифровой аппаратуры

і і о им '

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису ЛУНТОВСЬКИЙ Андрій Олегович

удк 68і:з

ВЕРІФІКАЦІЯ ПРИНЦИПОВИХ ТА ФУНКЦІОНАЛЬНИХ СХЕМ ЦИФРОВОЇ АПАРАТУРИ

Спеціальність 05.13.12 — Системи автоматизації проектування

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

КИЇВ — 1993

На прагах рукопису

ЛУНТСЕСЫШИ Андрій Олегович

УДЯ 681.3

Веріфікзція принципових та функціональних с:се). цифрової апаратури

Спеціальність 05.13.12 - Системі автоматизації проектування

АЕТОРЕ'-І'ЕРДТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

КИЇВ - 1953

Науковий керівник:

кандидат технічних'наук, доцент, КИСЕЛЬОВ Г.Д.

Офіційні опоненті!.-

доктор технічних наук, професор, член-кореспондент АН України ЄВДОКИМОВ В.Ф.

кандидат технічних наук, доцент ЧЕБАНЕНКО Т.Ы.

Ведуча організація:

КНДІРЕА

Захист відбудеться ".

корп.12 на засіданні спеціалізованої Ради К068.14.17 при Київському політехнічному інституті за адресою: 252056, м. КиІв-56, пр. Перемоги, 57, корпус- 12.

Відгук на автореферат у двох примірниках, які завіряються печаткою, просимо надсилати за вказаною адресою на Ім'я вченого секретаря

спеціалізованої Ради.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту.

Автореферат розісланий "

Вчений секретар спеціалізованої Рада кандидат технічних наук, доцент

КСБЦЕВ *>.Д.

1. анотація. і.і. Нота робот.

МЕТОЮ дисертаційної.роботи я розробка функціонально повної методології комплексної веріфікаці І принципових та функціональних схем шарової апзргтуря. : . •

. ,1.2. ¿З^аЧІ . ЦО Е'фіПУПТЬС.Ч. . .

Для досягнення постазлепої мети в дисертаційній роботі вирішуються 'такі ЗАДАЧІ ЛССЛІЛ-гШіЯ: '

, 1. Визначення сксзду та постановка функціональних задач верійі-

кгціі цифрозітг схем» ' цо їх.виконано пз- базі Інтегральних мікросхем та ЙГЕсцІспаль'Шг вузлі а. .... ■ '

; 2. Розробка ттеиатишак моделей цифрових схем та їх елементів, несбхіюап: для глрІпенЕЛ 'гостазленпг.функціональних задач веріфікаці І.

1 3. Розробка . г^зтодек.'. та алгоритмів вирішення поставлекпх

Сункціонаяьішх. аадач веріфікаціІ цігфрових схем.

4. Розробка архітектури спеціалізованого банку даних для вирішення ’ поЬтазяазта фукіціокшйях гздач серіфікзціІ цифрових схем.

/5. Розробка , архітектура : програмно-методичного комплексу •серіфіпгціі . і5:£рог;лз схем та програмна реалізація його компонент на ■порпспадгиій ЕСІ..'■ - ; •

ЬЗ. Подежіпш» едо еахг~аоться. ■ ■ ■

'.Ейрігяегі псстззлзяї у дисертаційній роботі задачі, автор захищає 5ШІ !ШШЯ; ' • V ' ■

• • і. ,Г;'пкціЬгміїіз псзпу. Іісенерну методику, цо забезпечує комл-

. пзріфігаціа цифрових схем, - п;о їх виконано на базі цифрових Інтвгратнях мікросхем та с;феімх функціональних вузлів.

. 2. Роалігзціа - спецІалІгоЕгішго банку даних, що підтримує комл-ізте»зтячп1-.їаод9л1і цгіроЕіХ; схем та їх елементів у складі сяетсья автсг'атпсгціі Фтппціозіальпо-хогічйого проектування.

. • 3. !Ьто"пг? СстщуЕпяет.кої'плєксної математичної моделі цифрової

ІптзгрзгьгоІ иПіросхек:« та йрг-оціоназпіпого вузла цифрової схе:.ч:.

І- Мзтодіз^у стругаурного ггаліау цифрової схеми. •

з: йотодшї? етгтяегачяаго'язаліву.ці^іровоі схеми.

2/аДГАЛЕЕД ШЖТШЮТХМ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ.

2.1., /¿гауальяістї»’ роботи.

Основу автоматизації функц!онально-гог ічного проектуваннп (ФЛП) на еу’еаспому сталі складав веріфікація синтезованих чи створених тра- ' аяційвяа ручники засобами проектних рішень. Як об’єкт проектування у яропоетгглій дисертаційній-роботі розглянуто цифрову схему (ЦС), що п

іі*2?2а

виконано на базі цифрових інтегральних мікросхем (ШС) та окремих функціональних вузлів (ФВ). Під Ееріфіїсзцією принципових та функціональних схем цифрової апаратури (ЦА) маємо на увазі вирішення у режимах спостереження таких 8 функціональних задач перевірки якості функціонування схем, або функціональгах задач веріфікації (ФОВ):

1) Формування комплексної математичної моделі цифрової Інтегральної мікросхеми та функціонального вузла ЦС. ' .

2) Перевірка виконання электричних правил побудови ЦС..

3) Розрахунок струмового навантаження у вузлах ЦС та припусків на узгоджуючі опори у дротових з’эднаннях (ДЗ).

4) Розрахунок ємкісного навантаження у вузлах ЦС.

Е) Розрахунок номінальних значень затримок розповсюдження (ЗР) у вузлах ЦС. .

. 6) Розрахунок статистичних характеристик (СтХ) ЦС за методом Монте -Карло.

7) Розрахунок статистичних характеристик ЦС за методом найгіршого

Еипадку. ’ . '

8) Розрахунок параметрів факторної мзкромоделі ЦС. ■

¡I1 двкцення вимог до якості ЦА зумовлює необхідність проведення комплексної веріфікації ЦС, до їх виконано на базі цифрових ШС та окремих «в. Комплексний підхід до веріфікаціІ передбачае одночасний розвиток методів вирішення ІІШ та їх інформаційного забезпечення, що його організоЕано у еигляді спеціалізованого банку даних (СВнД). Цю дисертаційну роботу присвячено дослідженням в обох указаних напрямах. У роботі запропоновано методику-та маршрут проектування (МПр), що забезпечують комплексне вирішення ЇОВ та об’єднують у єдиному Інформаційному середовищі, або СБнД, процедури формування математичної моделі (ММ) елементу (ШЕ) та математичної тделі схеми (ММС), структурної, логіко-часової та .статистичної! веріфікації ЦС. .,

Деякі з, вказаних вище ÍK3B із ycnlxojj вирішуються у таких системах автоматизації ФЛП на персональних £Ш типу IBM PC, як P-CAD, FLY Digital Design,. LCA-1. SUSIE, ЛВМ-3, SYUPLER, TEGAS, pSPICE, САМОВАР, ЮДАСС-ПК та ПРАУ-ПК. Однак вирішення задач формування комплексної ШВ ЦС, розрахунку номінальних значень ЗР у вузлах ЦС, розрахунку статистичних характеристик ЦС за методолог Монте-Карло та найгіршого випадку, розрахунку параметрів факторної макромоделі (СШ) ЦС у названих системах не виконується. Вирішення решти ФЗВ має такі головні відмінності та недоліки:

- використано 1 неі концептуальні моделі (постановки);

- з -

- за деякими Із запропонованих критеріїв оцінку якості ЦС раніше не проводили;

- веріфікація ЦС виконується на відмінному рівні або окремому підрівні Ієрархії представлення властивостей ЦС;

- не застосовується комплексний підхід до веріфікації ЦС;

- не використовується комплексна дискретна математична модель цифрової ІМС та функціонального вузла ЦС;

- не забезпечується необхідний рівень адекватности аналізу часових порушень у ЦС.

Сформулюймо головні вимоги до комплексної методики веріфікації ЦС.

1. Одним Із головних "вузьких" місць у. САПР є номенклатура MME, ідо використовуються. Для виріпення поставлених ФЗВ необхідно розробити орієнтовані на непрофесійного програміста засоби автоматизованого проектування MME, ідо реалізують комплексний маршрут проектування та дозволяють створювати економічні швидкодіючі компілятивні дискретні MJ, які враховують електричні та динамічні параметри реальних елементів, можливий випадковий розкид значень динамічних параметрів (статистичні параметри), а також ешпїр роенішніх факторів (ЗФ) на параметри елемент: р. •

У сучасній САПР функціонально-логічного рівня повинні застосовуватися алгоритми структурного, аналізу (СА) ЦС, що відрізняються гар-.' шим набором функцій та комплексністю, враховують особливості Функціонування у часі ДЭ, дозволяють розраховувати злектричні параметри вузлів за злектричшми параметрами використаних І УС та різноманітні моделі SP логічних сигналів (ЛС), а також врахувати вплив ЗФ на значення ЗР. .

3. Адекватність логіко-часової веріфикаці! ЦС суттєво залежить від

кількості та виду знайдених часових порушень. Практичний та науковий интерес складає дослідження впливу випадкового розкиду ЗР на виникнення змзганнь та появу на эпюрах часових діаграм інтервалів невизначеності (1Н) для елементів, які розташовані на критичних, путях розповсюдження ЛС. 1

4. СБнД повинеіі відповідати головним вимогам до даних у САПР та забезпечувати вирішення задач формування MME, структурного й статистичного авалі ву ЦС у пропонованих постановках.

Таким чином, розробка комплексних математичних моделей цифрових інтегральних микросхем та окрема функціональних вузлів та спеціалізованого банку даних, до забезпечують виріпення поставлених 5G3; розробка методгп-с та алгоритмів структурного й статистичного аналізу принця-

Æv\27га

пових та фу нкц і опальних' схем цифрової апаратури; програша реалізація розроблених алгоритмів та інформаційних структур ка персональній ЕШ складають АКТУАЛЬНУ науково-технічну задачу. - • ’ ■ .

2.2. Уетоди дослідження. • . • . • . •

Для виріпення поставлених задач автор використовує математичний

апарат теорій множин, графів, кінцевих автоматів, сітей Нетрі, баз даних (ЗД) та штучного інтелекту <ШІ). -.чисельних. иетодів, теорії ймовірностей, математичної статистики (МС) та планування експерименту (ІШ). ' - . • . . - . . :... ■ ' -• : ■

2.3. Наукова новизна. -

Запропоновано комплексну інденерну методологію веріфікації цифро-, вих схем, що їх виконано на базі цифрових інтегральних мікросхем та окремих функціональних вуглів. У межах вказаної методології розроблено: ' ■ ' ■ - ' ' ‘

1. Методику формування комплексної .математичної моделі'■ цифрової інтегральної мікросхеми та функціонального вузла цифрової’ схеми, до годиться для вирішення поставлених функціональних задач веріфікації. Еказана модель використовує чотиризначну логіку, є компілятивною дискретною математичною моделлю другого рівня складності та відрізняється від існуючих у САПР Функціонально-логічного рівня тш, ар враховує ти-* пові параметри та характерні залежності мі» шшп; алектричні та динамічні параметри реальних елементів, можливий випадковий роекид-значень динамічш::: параметрів (статистичні параметри), а такой еплзш : ш, параметри елементів.говнішіхфакторів..:

2. Методику структурного, аналізу цифрової схєіа из - вшірононжлзій

математичній моделі едеиояту. Відрізняючими-рисами.вказаної методики .е комплексність, гложливість автоматичних-перетворень іатештгшоі..кодвлі_. схеми, цо дозволяють .враховувати. особспіоЬтІ-функціонування у часі дротових з'єднань.’ Метода» доагсдае розраховувати &5єктр::ш!і'парсшгт-ри вуалїв та-затриьаагрогковсЕдаенші'логічних сигналів еа влгктрлщлііа параметрами -використаних ІКС,' врахадуватігслиш .зрЕзісніх факторів £2 значення затримок, до підвищує точність под 1 Кііого мзделггакка з використанням чотириакаш)ГО/:ал4аввзул./.'^1^:' •;. ■ ,

3. Методику статесїіяю^/--аямі^'іва-вапрзш>ЕоВаяій •матеїдатичц.ій моделі елементу,- чо :викодув!;рс|?раху^ета?и<ж^

параметр 1 в факторної: макромоделі цифрою І' схеми,; .які. враховують, £ІШІ2 випадкового розкид/' значень БатримокрогпоЕЗД£££аі!з та соваісаїх -. фгк* торів ва величини інтервалів кешгіїачецзсті'часогішг 'Діагргм елементів, рраташованцх ва критичних'путгг ■; разаовсцдкеїпи. .¿огі*к£

. - 5 -

сигналів. Методика відрізняється від Існуючих тим, що а) досліджується часові координати змагань логічних сигналів; б) аналізується нзйбільп вірогідний, але не найгіршій випадок у відношенні внутрішніх параметрів; в) адекватність аналізу забезпечується використанням дише чотиризначного, але ке багатозначного алфавиту представлення логічних сигналів.

2.4. Практична цінність та впровадження результатів роботи.

Запропоновані у дисертаційній роботі методики апробовано у еісладі програмно-методичного комплексу (ПМК) функціонально-логічного проектування цифрової електронної апаратури КОМОЛ-ІК. Застосування ПМК. дозволяє: :

а) створювати ексгомічні з точки зору витрат оперативної та

зовніпнюі пзм’яти ЕОМ, пвидкодіючі компілятивні дискретні математичні моделі другого рівня складностіщо враховують злектричні та динамічні параметри реальних елгкентів, можливий випадковий розкид значень динамічних параизтрів (сгаткстичні параметри), а такоя вплив на параметри елементів зоеніеніх факторів;

б) суттєво скоротати терміни .проектування математичних моделей

елементів цифрових схем, залучити до їх розробки користувачів системі автоматизації функціонально-логічного проектування, які не є професійними програмістами,. забезпечити зручність.супроводу спеціалізованої бази даних; . " ' .

в) розраховувати електричні рглкіа та затримки розповсюдження

логічних сигналів са електричними параметрами використаних цифрових ІМС, враховувати особливості функціонування у часі дротоеих з’єднань, для подібного засобу організації обчислень адекватно, моделювати роз-ловсадхення логічних сигналі» крізь монтажну логіку та двоспряиовані вини; . . • .

. г) викопувати подійпе моделювання а використанням різномачітнкх иоделей затримок розповсюдження (модель, до розраховується за ємнісним навантаженням; мінімальну, максимальну та номінальну моделі; модель призначених затримо::), а'також стохастичні моделі затримок (модель, що розраховується за емкісии?* навантаженням та апроксимує емпіричні розподіли; модель,4'-'г;о враховує емпіричні розподіли; модель, що враховує емпіричні розподіли під впливом на них еовнішніх факторів), враховувати вплив говнісзія факторів на значеній затримок.розповсюдивши;

д) досліджувати валеаність розподілу вихідних параметрів схеми від емпіричних £бо гпроксийоваиих розподілів затримок, побудовоо Еибірко-

сгатпспк цгсго рогаодігу та аналізом номінальних значень, глибини

2-&73 9

взаємного впливу, гістограмі розподілу, ймовірності роботопридатност1 для оОракого проектного рішення;

е) досліджувати залежність розподілу вихідних параметрів схеми від вовніеніх факторів, які 'визначають емпіричні розподіли затримок, розраховувати за методом прирощень чуттєвість вихідних параметрів до гати зовнішніх та прогнозувати значення вихідніх параметрів найгіршого випадку; .

г.) розраховувати параметри адекватної лінійної факторко! макроио-делі схемі, що відбиває залежність вихідшіх параметрів від зовніпніх факторів, які визначають емпіричні розподіли затримок, та потім прогнозувати поведінку схем;і у заданій точці факторного простору.

Результати роботи. використано під час виконання переліку науково-дослідних держбюджеті»« та госпдоговірних робот кафедри САПР ШІ у 1989-1993рр. та впроваджено у таких установах: ЦКБ КЛО "Завод АРСЕ-

НАЛ”,. м.Київ; КНДІ радіовимірювальної апаратури, м.Київ, СКТБ "КАРАТ”, М.ВиШГОрОД. * - .

2.5. Апробація роботи. . . •

Головні результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на республіканських сколах-семінарах "Методы автоматизированного проектирования ЭЗА и СЁИС (САПР СЕКС-89,50)”, м.Чернівці, 1989, 1990рр.; науково-технічних конференціях "Графические диалоговые системы в проектировании, - управлении обучения", м.Київ, 1990, 1991рр.;

семінарі "Информатика в технологии приборостроения", м.Ленінград, 1990р.; Всесоюзній школі-семінарі молодих вчених "Малинная графика и автоматизация проектирования в радиоэлектронике", м.Челябінськ, 1990р.; республіканській науково-технічній конференції "Проблема автоматизации контроля электронных устройств", м.Винниця, 1990р.; республіканських гколах-семікзрах "Опыт разработки и применения приборно-технологических САПР”, смт.Славсько, 1991, -1992рр.;

республіканській школі-семінарі "Системы автоматизации проектирования РЭА и СЕЮ (САПР РЭА-91)”, м.Київ, 1991р.; республіканській науково-технічній конференції "Проблемы автоматизации контроля и диагностирования сложных . технических систем", м.Житомир, 1991р.;

республіканській науково-технічній конференції "Проблемы автоматизации проектирования в электронике”, м.Київ, 1992р.; республіканській науково-технічній .конференції "Проблемы автоматизированного моделирования в электронике", м.Київ, 1993р. .

2.6. Публікації. '

Матеріали дисертаційної роботи відбито у 25 друкованих працях (9

статей у журналах, 16 тезисів доповідей ка науково-технічних конференціях та школах-семінарах).

2.7. Структура тз розмір роботи. -

Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох глав, висновку, переліку літерзтурк та трьох додатків, II 'викладено на 263 маяино-писних сторінках, илюстровано 42 калинками та 5 таблицями.

' 3. ГОЛОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ.

У роботі запропоновано класифікацію сучасних методів веріфікації ЦС на ШС та 5>3, визначено місце методів формування ММЕ, ¡до реалізують підходи синтезу тз аналізу одночасно, обгрунтовано вибір функціонально-топологічного мультигрзфу, що його запропоновано у роботах Кисель-ова Г.Д., як формалізованої структури 12іС. Інформаційне забезпечення вирісення 03В організується у вигляді СВнД. Головню«! вимогами до СВнД е надійність зберігання інформації, гнучка організація та відкритість структури, логічна стручтуризація даних, ефективність доступу до даних та керування їх достовірні ста. Досліджено Інформаційний та лінгвістичний аспекти організації СВнД. Зовнішня модель даних (ЗЦЦ) е семантична модель "СУТКОСТЕЯ-АТР'ІБУТІВ-ЗЗ’ЯЗКІВ". Концептуальна модель даних (КВД) е модель структур даних, у термінах реляційного підходу ЮСІ е сукупність таблиць. Перехід від КНД до внутрішньої моделі даних (ВнЦД) виконано пляхом інтерпргтації понять "відношення", "кортеж", "атрибут" у терні пах алгоритмічної моей програмування (АУП). Запропоновано моделі проектно-незалехпої та прооктно-залеяної ВД (Гїї-ГРД та ПЗЕД відповідно), що- займають прошяяе положення мі.і ЗМД та КВД, визначають логічну структуру даних та перетворення над ними та давть ио.т>яивість логічно непротярічиого опису ієрархічних інформаційних зв’язків у бібліотеках (НІ) тз у проектах ЦС, а також опису у термінах запропонованих моделей абстрактних структур даних (АСД), специфікацій файлів, процзДУР"’га'ІЯІр. Еа ослові запропонованих АСД вирісено задачу відображення та реалізовано структури зберігання (СЗ), вд задовольняють таким'вимогам:- зручність ндресації, простота включення, вкслхиен-ня, обходу, порісплвпя, конкатенації елементів та свздкнй доступ до атомарних-елементі в. Одержані СЗ відповідають вимо гам функціональної повноти, нгеуперечності та цілісності. Необхідна для формування ШіС Інформація зберігається у Еі у вигляді сукупностей описів умовно-графічних зображень, структур, алгоритм1в функціонування, таблиць типових значень электричках параметрів (ЕП), таблиць детермінованих функціональних залатаостеЯ та гістограм розподілу динамічних пара-м«о1в (ДЯ) з ргз’кугЗ'пнм гп.г'гу вогаїпяюі- серед:!, або статистичних

2“- £72.3

параметрів (СтП). ' Запропонованій СЗ відповідають.спеціалізовані моей проектування, ідо забезпечують ефективність та простоту підготовки даних та інформаційну сумісність ШК з комерційними САПР. ' Показано придатність класичних АСЩ під час організації СВнД, який- забезпечує вирішення йЗВ принципових та функці ойалкшх схем ЦА, цо їх виконано ка 1МС та СЗ. ... - '

. Розглянемо постановку задачі фор:лування ЩЕ. Когділексну Ш2 представлено у вигляді "р : «Г-» Р"= £ ог X, 5^ т _

07Т,,ЄШ,М еяг.саЩАЪ.Щт

деОҐ - дискретна вектор-функція, яку визначено на_дискретно-безперерв-ному просторі З , £ - модельний час,£С,і/ та^ - вектори вхідних, вихідних та внутрішніх дискретних змінних, сР7і~к таЄГ7&Ш - вектори вхідних та вихідних електричних параметрів,^?/7 вектор динамічних параметрів виходів та двунаправленных виводів,С*г/7У>С-гІЇЇтавек--тори- статистичних параметрїв виходів та двоспрямованих виводів, 39 вектор значень зовнішніх факторїв’та їхніх припусків. Використовується, табличний спосіб завдання параметрів ка -мові параметричного опису (1ЛЮ) та еквівалентний табличное спосіб вавдання повєдіеки за допош-гсз '-програна і на ізві функціоналікого опису (і£0). . Задача форнування-ШЕ формулюється як задача структурного синтезу (СтрС). функціонального', опису та опису параметрів в наетупкоа верїфікацієа. У роботі, обгрунтовано зибір АШ ПАСКАЛЬ як ШЮ, . .зумовлений сирзаиістп його засобів, п,э не постуиаеться засобам відомих., мов ;, логічного . шделззвашш ДЛ.,' орієнтацією ка псового користувача та необхідність забезпечення едц- ; кого повного Інтерфейсу 5251. Задача СтрС функціональногоопису (€0) форцулюсться * як єадач?.- побудови іюрсг.тко! програма ка. Г£.0 .. та вирішується на балі дексарахшшах та. процедурних знань про програму на . ЫТО як сбЧкг-'саитезу.-' .Адгората- -СірС- реалізує, ёлеггэитл : підходів трансформації описів, пере£ору гзківчеїш структур (БС) та варосувзшш структури. Еавогі^і’елє-меїлгаа е коментарі, об’яви та оператор;!. ІЬл-роелементи - це типові для цифрової. ШС певного тішу, по2р:;зепд, с;:ф- -ратора, сукупності речепь та операторів на ЩО, яких оформлено у вигляді об’яв, визначень та викликів з фактичнішії пзраазтраігл підпрограм (функцій або процедур), ад - цЄ сукупність речень,, ішьратоїл в тії е«пї-ликів в фактичними параметрами підпрограм,' .-•■ер складають підпрогра-му-процедуру,. Отримання ЗС, ¡¿,о не потребують подальютто нарогугання, можливе лисе для невеликого класу алгоритмічно.простих 1212. . Дня опису узагальненої- структури програми використовується сеізнтачна сітка у вигляді- І-АБО-дерева. Процедурна, частина знань про об’єкт синтезу

представлено у вигляді системи продукцій. Ееріфікація ФО здійснюється за допомогою засобів синтакахчного та' семантичного контролю. Для синтаксичного контролю 20 використовується транслятор з МФО, для семантичного - процедури логічного та динамічного тестування. Формування спису параметрів 15.Е здійсшсзться заповненням відповідних таблиць з використанням УПО.

• ' Запропонований комплексний алгоритм формування ЫШС дозволяє створювати економічні - з точ;ш_ зору витрат оперативної та зовнішньої пам’яті, таїдкодівчі ксмпілятизні дискретні !,!М другого рівня складності, тобто такі, цо враховують злектричні та динамічні параметри реальні« елементів, манливий випадковій розкид значень динамічних параметрів (статнстнчні параметри), а також вплив 33 па параметри елементів. єоеніеПх секторів. Алгоритм базується па' застосуванні елементів ШІ, дозволяє скоротити термін проектування !ДіЕ цифрових схем, залучити до їх розробки користувачів САП?, що не с професійний програмі стани, забезпечити зручність супроводу ПНЕД. Це гі визначає його переваги у зрівнянні з відомими алгоритме! (системі LCA-1, FLY Digital Design, САМОВАР тз іклі).

•.Розгляне.1» постановку задачі: СА ЦС. Задача СА ЦС формулюється у

-та1' -, • Yj . (2)

де Yj та / о/- j-й паракэтр ПС, цо контролюється, та його верхнє значення, Hosk кількість napav'STpla,' ¡до контролюються. Запропоновано алгоритм СЛ, до виконує перевірку обмежень на розміри ЦС; перевірку вккснзлня електричних правил побудови ЦС; розв’язку ДЗ; розрахунок струмового навантаження у вузлах та припусків на'узгодхуючі опори у ДЗ; розрахунок єиіісного навантаження у вузлах ЦС; розрахунок номінальних значень ЗР. Алгоритм СА ЦС використовує такі детерміновані моделі ЗР: уодаяь ЗР, со .розраховується за е;.«1сшм навантаженням; мінімальна, максимальна тз комі вальна моделі ЗР; модель призначених ЗР.

. , . Особливостями алгоритму е використання широкого набору функцій та комплексиІстьу застосуванні відомих методів. СА. Запропонований алгоритм дозволяє враховувати особливості функціонування у часі ДЗ, розраховувати злеіітріічні параметри вузлів за олектричнимп параметрами вико-рлстзлнх І..!С та різноманітні моделі ЗР в ЦС, враховувати вплив ЗФ на значення ЗР, рр внзпачаз його відмінності від от аналогічних алгоритма (система ДНЕПР-2). „

Розглянемо постановку задачі статистичного аналізу (СтА) ЦС. ЦС списується у. просторі- зознігяіх, внутрішніх та вихідних параметрів (ЗП, ВнП та ЕихП):

Гцс Г-2(/С?7^ 73}~1Оу 'Т'(£ ~&у 0риЬц — Фр ~ &рмА*х^ ^0=.^, ^

~ ' '*{*ггікґгу~^лг,2>~ 'П.міи^ 7}’ £ Т'іюахґ?

де<^"> 2Г та7^ ~ бєіг )ри ЗП, ВнП та ВихП, Б - область роботопридатності (ОР) схеми. Як ЗП .іркйнято температуру зовнішньої середи, напругу джерел живлення, пг .-ужність дози випромінювання тощо, як ВнП - затримки розповсюдження І у вуааах ЦС, як ВихП використовуються величини ІН на критичних шляка розповсюдження ЛС. Під СтХ будемо розуміти отримані та доелідхуьан у процесі СтА статистики ВихП. Запропоновано алгоритмі СтА ЦС, іцо вк хінують розрахунок СтХ за методом Монте-Карло, до враховує вплив віш,- днового роииду ЗР на величини ІН часовїіх д і аг рай на ви-, ходах елементів, розтасованих на критичних шляхах розповсюдження ЛС;

б) розрахунок СтХ за методом найгіршого випадку (КЗ), що враховує вплив вішг^'Ового розкиду значень ЗП на величини ІН часових діаграм на виходах елементів, розташованих ка критичних шляхах розповсюдження ЛС;

в) розрахунок параметр 1е СШ, що враховує вплив випадкового розкиду значень ЗП на величини ІН часових діаграм на виходах елементіе, розташованих на критичних шляхах розповсюдження ЛС, за методом планування експерименту. Алгоритм СтА використовує такі стохастнчні моделі ЗР: модель ЗР, що розраховується за ємнісним навантаженням та апроксимує емпіричні розподіли; модель ЗР, що враховує емпіричні розподіли; модель ЗР, що враховує емпіричні розподіли під впливом іа них ЗФ.

Розглянемо алгоритм розрахущу СтХ ЦС за методом Монте-Карло. Моделювання емпіричних розподілів ЗР виконується за такса схемою: за допомогою стандартного датчику рівномірного розподілу ЕОМ вилучав псев-довипадкове число (ПВЧ); перетворює його до ПВЧ, яке розподілене за гаусовським законом; аа дарма сусідній; гаусовськими кваятилями ка основі таблиць СтП визначаються кекі відповідного класового Інтервалу; за інтерполяційного формуло з розраховується значення ЗР, що розподілене за емпіричним законом. Особливості: а) ЗР у'цуавах'ДС статистично незалежні, цо спрощує спосіб їх код&шванкз; б) передбачено можливість застосування гаусовськоІ апроксимації емпіричних розподілів 3? (як головні моменти гаусовських розподілів використовуються значення, які розраховуються за допомогою аагоритма СА). Розрахунок ймовірності ро-ботопридатності (ЕР) для ОР виконується, якщр.єАіаазивоз апроксимація розподілів ВихП розподілом Гауса.. Для розрахунку ЙР р ((4а)) у залежності від розміру важачі' та необхідної точкості-використовуються квадратурні форьули прямого методу Монте-Карло (для /?л£,(4б))'. Гауса (для 2*/7£ЕМв)) їа Скмпооаа (для/?--?); формула таблпчно-лШйшІ інтерполяції звикористані таблиці інтегралу йиовірзосгей (дая//-і); форцу-

- 11 - .

za LU-фгкторизацІІ (під час обернення кореляційної матриці (ІШ) тз обчислення II детермінанта, для/7?-2): .

р=#(ТьЮ '^ШГГУЗТГ, f£е1>7 (іа)

Z5“ <&= 0> JmoWfPt <4S>

. Я-CZlr-Z^-rL ¿Vi expCSfrVtX

;j - (4/&хУЛ . л/ \l/7)it\‘ n^/TTraer-TieiwV^S',', И»)

ftt = Ili,i ? ■?-ІІ^^ІЬ i’rL’

= Cy^isrAKt f 7*1 мін — £i~f~ ^¿<?£ ІМАК<! ~ / i>?in')/■¿S't}

*Tt - значення вектору ЕихП для£-ro варіанту аналізу, AiVt та Nitp'L - .вага Формули та значення¥£ -го вузла І -І складової сектору ВахП, /V-та S’ - вектори математичних очікувань та середньоквадратичних відхилень ВихП, Dct - детермінант КМ ВихП, Я' - обернена НМ, N - загальна кількість варіантів анализу (КВА).'

Розгляне;,® алгоритм розрахунку СтХ ДС за методом НВ. Значення SII визначаються за номером комбінації кодованого рівня 5$ (КРЗФ) для 3-рівневого кодування 35. Значення ЗР обчислюються за таблицями СтП для кожного RP^S за аналогічною описаній еиідє схемою. Абсолютні коефіцієнти чуттєвості (¡Кут) QUp і-то ВихП до' зміни р-ro 5П обчисляться за методом прирощень: ____ ___

Оср = CT*'£p-T\'p)/CQ*'p-Qp)> t.**7nfp=i7^ (5)

де Q^p таф/> - значення складових вектору 5Л на медах припусків, Т'^ір 3,3 Т~Ср - значення і -го ВихП для значень С?~ртаQ~p. На базі КЧут розраховуються вектори у’^д таТ’"^ ВихП найгіршого випадку при двобічних обмеженнях для ОР. КЕД дорівнює 2,^і-2п..

Розглянем алгоритм розрахунку параметрів ФШ ЦС за методом планування експерименту. Значення ЗП визначаються за номером комбінації КРЗФ для 2-рівневого кодування ЗФ. Значення ЗР обчислюються за табли-с цями СтП для кояноґо КРЗФ за аналогічною схемою. Як ФММ ЦС застосовано множинну лінійну регресію:, •

де *§i'sf та - коефіцієнти регресії для ¿-го ТУ-туТі для ЗП, що їх

представлено у нормованій та натуральній (іменованій) формах/ <9*^ -безрозмірні ЗП, яких представлено КРЗФ. Особливості: а) перевірка гіпотезл про придатність для ВихП гаусовського розподілу здійснюється на етапі розрахунку СтХ за методо« Монте-Карло (якщо гаусовський розподіл с непридатним, то й побудова ЗШ с неможливою); б) у зв'язку з невеликим розміром задачі (^ Р), використовується повний факторний план типу¿7, а не дробові та не композиційні плани, оскільки використання композиційних планів доцільно лише поблизу області оптимуму досліджуваних функцій відгуку та є ускладненим через труднощі підбору та визначення СтП у так зезних "зоряних" точках. КВА W визначається як . (7) дй/Tlt- кількість паралельних дослідів у ¿?-му варіанті аналізу.

Постановка задачі СтА ЦС у дисертаційній роботі відрізняється від запропонованих у працях Шмида A.B., Левіна В.І. та Інших, оскільки а) досліджується. часові координати змагань Т.0 у ЦС ка ШС и ФВ; б) аналізується не найгіршій випадок у відношенні ВнП (моделювання-з невизначеністю, що наростає), а на базі емпіричних або алроксимованих розподілів ВнП - найЗІльа вірогідний вкладок; в) адекватність аналізу забес іечуеться використанням лише- чотиризначного, але не багатозначного алфавиту представлення ЛС; г) застосовуєтея різної!ііиі моделі ЗР.. Алгоритми СтА базуються на застосуванні методів ЫС та ПЕ, реалізують числові схеми, які е схожими з тими,, що використано у -працях Белякова Ю.Н., Курмаева Ф.А: та Баталова Б.В. (ВДІАвтоматика, Москва, система

CAMPIG-3), Годлевського B.C. та Левітського В.Г (IHLE АН України), Ба-рабащука В.І. та Креденцера Б.П. Запропоновані алгоритми СтА є орієнтованими на комплексне використання та дозволяють, на відміну від відомих (наприклад, алгоритму моделювання з невизначеністю, що наростає, у системі FLY Digital Design), а) дослі;рурати залеяність розподілу ВихП від емпіричних або апроксишваніїх розповідів~5? побудово» вибіркових . статистик-цього розподілу та аналізом номінальних значень, глибиш взаємного виливу, гістограм розподілу, ЯР дшз обраного проектного рішення; б) досліджувати залежність розподілу ВихП від S3, . які визначають емпіричні розподіли ватргагок; розраховувати .-'вз чуттєвість

ГкхП до зміїгл гюячізпіх їа прогнозувати значення ВихП кгйгіргого випадку; в) будувзти адекватну лінійну ©31, цо відбиває залежність ВихП від 33, які визначають емпіричні розподіли затр.чшк, та потім прогнозувати поведінку схеїяі у заданій точці факторного простору.

У. роботі запропоновано ікг.енерну методику, цо забезпечу® проведення їїомплєксноі веріфікації ЦС та дозволяє залучити кінцевого користувача до проектування окладних ШД£,. підвищити рівні бездефектності та азтоматизаціІ ОЛП. . •

Г0Г03НІ РЕЗУЛЬТАТИ.

Визначено.склад та пясонаио постановку функціональних задач ьеріфікаці І "цифрових схем, ер-, їх' виконано на базі інтегральних мікросхеу сз &тоаионадьннх зуаліз. -'

і. ¡йетопоїїогаїго ¡ямигексну матеїаткчну модель цифрової інтегральної мікросхемі та йунщіонального вузла цифрової схеми, ср годиться ,Я£я-ЕирІЕення поставлених фушщіональшіх задач веріфікації. Вказана модель . використовує чотиризначну логіку, - з компілятивною дискретною :^ате:зтичної)'!,;оделла другого рівня складності та відрізняється' від іспугг.их у-САПР супкціокалько-логічного ріЕня тим, до враховує типові параметри-та характерні залежності мідними: злектричні та динамічні

■ параметри реадьгаїх елементів, шяпізиЯ випадковий розкид значень ди-гаїїчкк параметрів (статистичні параметри), а також вплив на параметри елементі 3-зовні спіх факторів-. ... - - . '

' 2; Розроблено ггзтодпну ’структурного аналізу цифрової схеьш ‘на еал-сглопоЕзаій иатємзтгггаІЗ ¿одааі. елементу. Відрізняючими рисам? вказало! }.*и?оди:з^8 коиагексаість, моагззість автоматичних перетворень ьгз-7^;~'2т:г!і:оГ ’етдозі • сс:ая, цо дозволяв» граховуватн особливості г^пщіоаувапня у '.т.сі дротових з'єднань. -Нсгодата дозволив розрзхову-~2.тл ■ зяяїтрячзі’- пзргі-зтрл вузліз та затрЬяа розповседзхення логічних -з:!пгзлІ9 - па ..атеятріг-іпігп ' паракзтрака гіпіорпетаних інтегральних уікросхо»,'.' црїхізгіїтя заяв врвніпніх іїактсрів на значення затримок,

. яо аіддт^уз точлісгі» ■ надійного іюдапгашга ¡з' гизюрасїанням чотиризначного '.і- у ■ . ■ ' ' '

- '- 3;-Ррзройгеїіо.іїзтодїіиу^статастячнога акзліву на еапропоиоваяіЯ ма-гсугії^лШ и?дод1 егецезїу,- що гккоиуе розрахунок статистичних харак--¿і' гірс^зтріз С^сторгсої'' .іакроиодвлі, цвфросої- -схиая, які вра-'.етг.у 'ть-.---Еагз^ .сй?х»гого.’росігпду гсшчеаь Е^тр:а"!і.рогпозсгздг.еішя та ''созяіі^іх-СййбРІ» -паі'йвй^па інтервалів невизначеності часових діагт.

- ¿с^' Тез -трр^ту.- єясгздгіо,. ■ •ро&твеоваяах иа крйтнчкюг путях' розповсвд-сзгпазія'.^з»й?а-а>й>івЕяв»м!я зід ісцдаих тим., .що

з) досліджується часові координати змагань логічних сигналів; б) аналізується найбільш вірогідний, але не найгірший випадок у відношенні внутрішніх параметрів; в) адекватність аналізу забезпечується використанням лише чотиризначного, але не багатозначного алфавиту представлення логічних сигналів.

4. Запропоновано структури зберігання математичних моделей цифро-

вих схем та їх елементів, придатні для вирішення поставлених функціональних задач веріфікації. Виконано програмну реалізацію запропонованих структур зберігання у базі даних системи автоматизації функціонально-логічного проектування. Спроектовано бібліотеки математичних моделей цифрових інтегральних схем (серії 155, 531, 533, 555,

556, 561 та 564), сумісні за форматами даних з комерційними САПР OrCAD та Р-CAD. ' ■ ' '

5. Розроблені математичні моделі, методики та алгорітми реалізовано на персональній ЕОМ у складі системи автоматизації функціонально-логічного проектування.

5. ГОЛОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА МАТЕРІАЛАМИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ.

1. Кубушкайтес А.И., Лунтовский А.О. ШШ структурного проектирования

аналого-цифровых схем МОДАСС-ПК для персональных ЭВМ //Методы автоматизированного проектирования ЭВА и СБИС (САПР СБИО-88): Тез. докл.

школы-семинара. - Черновцы, 19SS. - С.¿-10.

2. Лунтовский А.О. Диалоговый пользовательский интерфейс системы МОДА ОС -ПН //Системы автоматизированного проектирования СБИС (САПР СЕИС-90): Tea. докл. школы-семинара. - Черновцы, 1990. - С.11-12.

3. Киселев Г.Д., Лунтовский ’А.О. Проектирование диалогового пользовательского интерфейса системы функционально-логического проектирования КОШЛ-ПК //Графические диалоговые системы в проектировании, управлении обучения: Тез. докл. научно-технической конф. - Киев, 1990. - С.25-26.

4. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Система проектирования Цифровых схем

на ПЭВМ. Структура и принципы проектирования //Информатика в технологии приборостроения: Тез. докл. семинара. - Ленинград, 1990. -

С. 133-134.

5. Гиоргизова-Гай В.Щ., Гальперина Е.Б., Лунтовский А.О. Логическое

моделирование и анализ цифровых схем на ПЗШ //Информатика в технологии приборостроения:, Тез. докл. семинара. - Ленинград, 19S0. -

С.135-136.

6. Киселев Г.Д., Гиоргизова-Гай В.Ш., Гальперина Е.Б., Лунтовский А.О. Временная верификация результатов логического моделирования цифровых схем в системе функционально-логического проектирования КОШЛ-ПК //На-

синная графика и автоматизация проектирования в радиоэлектронике: Тез. докл. Всесоюзной школы-семинара молодых ученых. - Челябинск, 1990. -

С. 111-112.

7. Киселев Г.Д., Гиоргизош-Гай В.Ш. Лунтовский А.О., Гальперина Е.Б. Моделирование цифровых схем з ИСАПР ЦА ка ПЭВМ //Проблемы' автоматизации контроля электронных устройств: Тез. докл. респ. научно-технической конф. - Винница, 1990. - С.28-30.

8. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Организация специализированного банка

данных САПР ШС КОМОЛ-Ш //Опыт разработки и применения приборно-технологических САПР: Тез. докл. школы-семинара.- Львов, 1991. -

С.104-105. •

9. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О., Гиоргизова-Гай В.Ш., Гальперина Е.Б., Зубр'лй Л.Г. Диалоговая система функционально-логического проектирования цифровых схем КОМОЛ-ПК. //Систеш автоматизации проектирования РЭА и СБИС (САПР РЭА-91: Тез. докл. школы-семинара.. - Киев, 1991.

- С.8-11.

10. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Программно-информационное обеспече-

ние интерактивной системы функционально-логического проектирования цифровых схем //Графические диалоговые системы в проектировании, управлении обучения: Тез. докл. научно-технической конф.' .- Киев, 1991. -С.22-25. ' . . . ■

11. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Верификация проектов цифровых схем на ПЗЕМ с использованием статистических методов //Идентификация, измерение характеристик и имитация случайных сигналов: Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конф. - Новосибирск, 1991. - С.123-124.

12. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Статистический анализ проектов в САПР цифровых схем //Проблемы автоматизации проектирования в электронике: Тез. докл. конф. - Киев, 1992. - С.20-21.

13. Киселев Г.Д., Гиоргизова-Гай В.Ш., Лунтовский А.О., Гальперина

Е.Б. Верификация проектов в САПР ЦС КОМОЛ-ПН //Автоматизация проектирования РЭА и СВИС (САПР СБИС-1992): Тез. докл. школы-семинара. -

Славско, 1992. - С.32-33. ■

14. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О., Гиоргизова-Гай В.Ш., Гальперина Е.Б., Зубрий Л.Г. САПР цифровых схем на ПЭВМ КОМОЛ-ГО //Автоматизация проектирования РЭА и СБИС (САПР СЕКС-1992): Тез. докл. школы-семинара.

- Славско, 1992. - С.30-31.

15. Киселев Г.Д.,-Лунтовский А.О., Гиоргизова-Гай В.Ш. САПР математических моделей серийных цифровых, микросхем //Автоматизация проектирования РЗА и СВИС (САПР СБИС-1992): Тез. докл. школы-семинара. - Славе-

- 16 -

ко, 1902. - С.Э1-32. . .

16. Киселев Г.Д., Лултовсккй А.О.» Пыргнаоза-Га5 В.Ш., Гальперина

S.S., Зубрий Л.Г. САП? цифровых схем на ШВУ КШОЛ-Пй //Проблемы автоматизации контроля в диагностирования слозных технических систем: Vea. дога. респ. нзучко-техш1чеасой ковф. - Житомир, 1991. - С.85-85. ,

17. Киселев Г.Д. Лунтовский А.О. Инструментальные программные средства систем функционально-.гогаческого проестироват-'З //Бгстк. Киев. полл-техн. ин-та. Радиоадектрошжа. - 1991. - Вып.23. - С. 12-20. .

18. Киселев Г.Д., ЛуктоЕский А.О., Гиоргизова-Гай В.Ш. Иодистема автоматизация проектирования библиотек моделей в составе САПР цифровых схем //Вестн. Киев, поллгезш.- ин-та.- РадиозгегороЕщг!'. - .1992. -

Выя.29. - С.3-14. , . . " •

19. Киселев Г.Д., ЛунтоЕашй Â.O.; ГкоргягэЕа-I^S Б.П., Пааьверяна

Е.Б. Логическое моделирование Яровых ESC на персональных SEif //Авто-катигация проектирования в ашстрон.: Реся. - шявед. наущгогтехн. сб. -. E.: Тзхникг. - 1S91. - Еш.44. - С. 117-123. \ . . ,

20. Киселев Г.Д., .Дунтойский А.О. Органивацта вфраздрозЕого, обесйз-'

Ч2Ш1Я систем праехпзроваЕж: цефрогж схеи ыа ШШ -У/Автагатизацгш. прог&гароБалшг в злектраз.: Респ. ьгегвзд. ваучко-теш. с5. - K.: Tss-вжа;1991. - Еш.45. - C.47-6S. 'ч'-.¿‘.ч

21. Киселев Г.Д., Дукто2ск£2 Ê.O. Esjäi^ocsc^i ïor^rija^weciaSî анализ цдфрОЕыг схеы е СШ? //&етоыа2йзац»я проектпрогзяна в аяеетт-, рои.: Peen. U5izi?&. пзущ^-sexk. сб. - E.i Ts2iU3Œi; - .1931. - Бал.<.Б:

- C.28-S5. . ’ •. \ . ,ч ;Л-‘' . \>v

22. Киселев Г-.д. ; jÿHiOBacâ'Ä.O:;•• ' Статистическая .-азав» проеетаз e

САПР цифровых схем //Известен Бысшкг учебгш гагздзк^. Рсцщоагс^гро-ника: Еяемесячн. научно-техн. ггуркад.’- - E. : Тзгп^са. - 1SS2. ; - ;.T..S5, Н.12. - С.34-44; ■” ' .■ '. /'"/Л--'" " ' •'

23. Киселев r.JHT ‘ЛуктовскийА.О."ЛашгвнсЕкЬсэзэ ccnpoEoa^SEia проел-,

та в СЗАПР цифровьпс схе^ //Элаофогш1»:вддаЕ2ро23^з^'1ккх»яза:'ues-вед. научно-тахн: сб. - К.: Ез^кова яука* 1S32. - TI14., К.Б. -с.48-52. - .• . ■ ‘ ‘ ^ V,: . ...

24. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Вер*:|жа£ш проактов цифровых схеи в

САПР цифровых схем на ПЭБЫУ/ЭлеетронЕое иэдашроганкё: Всесоаззв. иеЕ-аед. научно-техн. сб. - К. : Жукова дуька. - 1S32. - T.14¿,.K.G. -С.71-77. • ' ■ ■ ■ • • • . /, ..; ■ ■

25. Киселев Г.Д., Лунтовский А.О. Алгоритм статистического анализа- в

ОАП? цифровых схем //Проблемы автоматизированного иэдедкрования . в электронике: Тез. докл. конф. - Киев, 1393. - С.7. , v • - .