Համակարգչային նախագծման համակարգեր (CAD) RES. Մոսկվայի տպագրական արվեստի պետական ​​համալսարան Դիզայնի գործընթացի բաղադրիչները

Ավտոմատ դիզայն կոչվում է, որն իրականացվում է անձի կողմից համակարգչի հետ փոխազդեցության մեջ: Ավտոմատացման աստիճանը կարող է տարբեր լինել և գնահատվում է առանց մարդու մասնակցության համակարգչի վրա կատարված նախագծային աշխատանքների համամասնությամբ: Եթե ​​= 0, դիզայնը կոչվում է ոչ ավտոմատացված, եթե = 1 - ավտոմատ:

Համակարգչային նախագծման համակարգը կազմակերպչական և տեխնիկական համակարգ է, որը բաղկացած է նախագծման ավտոմատացման գործիքների մի շարքից, որոնք փոխազդում են բաժինների հետ: նախագծային կազմակերպությունև համակարգչային նախագծման իրականացում:

Համալիր դիզայնի ավտոմատացման գործիքների մշակում էլեկտրոնային համակարգերհետապնդում է հետևյալ նպատակները.

արտադրանքի մշակման և իրականացման ժամկետների և արժեքի կրճատում.

դիզայնի սխալների քանակի կրճատում;

նախագծային լուծումների փոփոխման հնարավորության ապահովում և արտադրանքի ստուգման և փորձարկման ժամանակի կրճատում։

Նախագծման տարբեր փուլերում լուծված խնդիրները կարելի է լայնորեն բաժանել երեք խմբի՝ սինթեզ և վերլուծություն: Վերլուծության խնդիրն է ուսումնասիրել համակարգի վարքագիծը և հատկությունները արտաքին միջավայրի, դրա բաղադրիչների և համակարգի (կամ դրա մոդելի) կառուցվածքի համար: Համակարգերի ընդհանուր տեսության համաձայն՝ սինթեզը գործառույթների և կառուցվածքների առաջացման գործընթացն է, որոնք անհրաժեշտ և բավարար են որոշակի արդյունքներ ստանալու համար։ Որոշելով համակարգի կողմից իրականացվող գործառույթները՝ նրանք որոշում են ինչ-որ համակարգ, որի մասին հայտնի է միայն այն, թե ինչ է անելու:

Այս առումով ֆունկցիաների սինթեզի փուլը կոչվում է աբստրակտ սինթեզ։ Կան նաև կառուցվածքային և պարամետրային սինթեզի փուլեր։ Կառուցվածքային սինթեզում որոշվում է օբյեկտի կառուցվածքը` նրա բաղկացուցիչ տարրերի մի շարք և միմյանց հետ դրանց կապի ուղիները (որպես օբյեկտի մաս և արտաքին միջավայր): Պարամետրային սինթեզը բաղկացած է տվյալ կառուցվածքի և կատարողականի պայմաններում տարրերի պարամետրերի թվային արժեքների որոշման մեջ (այսինքն, անհրաժեշտ է գտնել մի կետ կամ տարածք ներքին պարամետրերի տարածքում, որտեղ որոշակի պայմաններ են բավարարվում):

CAD-ի զարգացումը լուրջ գիտատեխնիկական խնդիր է: Չնայած աշխատուժի մեծ ծախսերին (50-200 որակյալ մասնագետներ), տեխնոլոգիական տարբեր ոլորտներում ինտեգրված ARPA-ի ստեղծումը անհրաժեշտություն է, որը պայմանավորված է դիզայնի օբյեկտների աճող բարդությամբ: Հաշվի առնելով վերը նշվածը, հնարավոր է ձևակերպել այն հիմնական պահանջները, որոնք CAD-ը պետք է բավարարի.

1. Ունենալ ունիվերսալ կառուցվածք, որն իրականացնում է տարրալուծման և հիերարխիայի սկզբունքները (բլոկ-հիերարխիկ մոտեցում): Ավելին, հիերարխիայի տարբեր մակարդակների նախագծման համակարգերը պետք է տեղեկատվական համակարգված լինեն: Տեղեկատվական հետևողականությունը նշանակում է, որ հաջորդաբար շարունակվող նախագծման ընթացակարգերի համար դրանցից մեկի ելքը կարող է մուտքագրվել մյուսին, և փոխակերպումներ չեն պահանջվում:

2. Ունենալ բարձր աստիճանինտեգրում։ Ինտեգրման աստիճանը պետք է լինի այնպիսին, որ ապահովի նախագծման ողջ ուղու իրականացումը` գաղափարից մինչև ծրագրի իրականացում: Դիզայնի գործիքների ինտեգրման ապահովման գործում կարևոր դեր են խաղում այսպես կոչված ենթակառուցվածքները (շրջանակները), CAD, որոնք ապահովում են ինչպես նախագծման տարբեր գործիքների և տվյալների ինտեգրում, այնպես էլ կառավարման գործառույթների կատարում՝ օգտագործելով մեկ օգտագործողի միջերես:

3. Իրական ժամանակի ձևավորում: Օգտագործողի հետ CAD փոխգործակցության համար պահանջվող ժամանակի կրճատումն ապահովվում է գործառնականի առկայությամբ տեխնիկական միջոցներմշակողի և համակարգի փոխազդեցությունը, նախագծման ընթացակարգերի արդյունավետությունը և այլն:

4. CAD կառուցվածքը պետք է բաց լինի, այսինքն. ունեն ենթահամակարգերի ընդլայնման հարմարության հատկություն, երբ այն բարելավվում է:

5. Ունեն մուտքային և ելքային տեղեկատվության վերահսկում:

6. Ունեցեք նախագծում ավտոմատ փոփոխություններ կատարելու միջոցներ:

2. Սարքավորումների կառուցվածքը. ծրագրային գործիքներ CAD

Բոլոր սարքավորումները և ծրագրակազմը, որոնք կազմում են հիմնական CAD ծրագրակազմը, կարելի է դասակարգել ըստ իրենց գործառույթների.

մաթեմատիկական ծրագրակազմ (MO);

լեզվական աջակցություն (LO);

ծրագրային ապահովում (ծրագրային ապահովում);

տեխնիկական աջակցություն (TO);

տեղեկատվական աջակցություն (IS);

կազմակերպչական աջակցություն (OO);

ML-ն ներառում է՝ տեսություն, մեթոդներ, մաթեմատիկական մոդելներ, համակարգչային նախագծման մեջ օգտագործվող ալգորիթմներ:

LO-ն ներկայացված է մի շարք լեզուներով, որոնք օգտագործվում են համակարգչային նախագծման մեջ: LO-ի հիմնական մասը մարդու և համակարգչի միջև հաղորդակցության լեզուներն են:

Ծրագրային ապահովումը մեքենայական ծրագրերի և հարակից փաստաթղթերի մի շարք է: Այն բաժանված է համակարգային և կիրառական: Համակարգի ծրագրային ապահովման ընդհանուր բաղադրիչներն են, օրինակ, օպերացիոն համակարգերը, կոմպիլյատորները և այլն: Այս ծրագրային գործիքները նախատեսված են կազմակերպելու տեխնիկական միջոցների գործունեությունը, այսինքն. հաշվողական գործընթացի պլանավորման և կառավարման համար:

Կիրառական ծրագրակազմը ստեղծվել է CAD-ի կարիքների համար: Այն սովորաբար ներկայացվում է կիրառական ծրագրային փաթեթների (APP) տեսքով, որոնցից յուրաքանչյուրը սպասարկում է նախագծման գործընթացի որոշակի փուլ։

TO բաղադրիչները փոխկապակցված և փոխազդող տեխնիկական միջոցների մի շարք են (օրինակ՝ համակարգիչներ, տվյալների փոխանցման, մուտքագրման, ցուցադրման և փաստաթղթավորման միջոցներ), որոնք նախատեսված են համակարգչային նախագծման համար:

IO-ն միավորում է համակարգչային նախագծման համար անհրաժեշտ տվյալները: Դրանք կարող են ներկայացվել տարբեր լրատվամիջոցների վրա որոշակի փաստաթղթերի տեսքով, որոնք պարունակում են տեղեկատու բնույթի տեղեկատվություն նախագծային օբյեկտի պարամետրերի, միջանկյալ արդյունքների և այլնի մասին:

IO CAD-ի հիմնական մասը տվյալների բանկ է (BND), որը CAD-ում տվյալների կենտրոնացված կուտակման և կոլեկտիվ օգտագործման գործիքների հավաքածու է: BND-ն բաղկացած է տվյալների բազայից (DB) և տվյալների բազայի կառավարման համակարգից (DBMS): DB - տվյալներն ինքնին, որոնք տեղակայված են համակարգչի հիշողության մեջ և կառուցված են սույն BND-ում ընդունված կանոններին համապատասխան: DBMS - ծրագրային գործիքների մի շարք, որոնք ապահովում են BND-ի գործունեությունը: DBMS-ի օգնությամբ տվյալները գրանցվում են BND-ում, դրանք ընտրվում են օգտատիրոջ խնդրանքով և կիրառական ծրագրերով և այլն։

Համակարգչային օգնությամբ նախագծման գործընթացը մեծ թվով ծրագրային մոդուլների հաջորդական փոխազդեցություն է: Մոդուլների փոխազդեցությունը դրսևորվում է հիմնականում կառավարման հղումներով (պատվիրված անցումներ ծրագրի մեկ մոդուլի կատարումից մյուսի կատարման), և տեղեկատվության (նույն տվյալների օգտագործումը տարբեր մոդուլներում) (տես նկ. 1 և 2):

Բարդ համակարգեր նախագծելիս էական է հենց ծրագրային տարբեր մոդուլների տեղեկատվական համակարգման խնդիր: Տեղեկատվական հղումների իրականացման երեք հիմնական եղանակ կա.

կանչող ծրագրից կանչվող ծրագրին պարամետրեր փոխանցելու միջոցով.

երկայնքով ընդհանուր տարածքներփոխազդող մոդուլների (փոխանակման գոտիներ);

տվյալների բանկի միջոցով:

Պարամետրերի փոխանցման միջոցով տեղեկատվական կապերի իրականացումը նշանակում է, որ կամ պարամետրերը կամ դրանց հասցեները փոխանցվում են: Այն օգտագործվում է փոխանցված տվյալների համեմատաբար փոքր քանակությամբ և դրանց պարզ կառուցվածքով:

Փոխանակման գոտու միջոցով տեղեկատվական կապերի իրականացումը, յուրաքանչյուր մոդուլ պետք է տվյալներ ուղարկի փոխանակման գոտի՝ դրանք ներկայացնելով ցանկացած այլ մոդուլի պահանջների տեսանկյունից ընդունելի ձևով: Քանի որ յուրաքանչյուր մոդուլի` տվյալների սպառողի տվյալների կառուցվածքի պահանջները կարող են տարբեր լինել, փոխանակման գոտիների միջոցով հաղորդակցության մեթոդը համեմատաբար հեշտ է իրականացնել միայն տեղեկատվական կապերի փոքր և կայուն քանակով: Կիրառվում է հատուկ PPP-ի շրջանակներում ծրագրային մոդուլների վրա:

Եթե ​​նույն մոդուլները կարող են ներառվել նախագծման տարբեր ընթացակարգերում, փոխազդել բազմաթիվ մոդուլների հետ, ապա նպատակահարմար է միավորել տեղեկատվության փոխանակման միջոցները: Նման միավորումն իրականացվում է BND հայեցակարգի օգնությամբ։ BND-ում պահվող տեղեկատվության հիմնական առանձնահատկությունը դրա կառուցվածքայինությունն է: Հիմնական առավելությունները տեղեկատվության փոխանակում BND-ն հետևյալն է.

Սպասարկվող նախագծման ընթացակարգերի քանակի սահմանափակումները հանվում են.

Հնարավոր է մշակել և փոփոխել ծրագրային համակարգը;

Հնարավոր է փոփոխել տվյալների պահպանման տեխնիկական միջոցների արդիականացումը՝ առանց RFP-ի փոփոխության.

Տվյալների ամբողջականությունն ապահովված է:

Այնուամենայնիվ, տվյալների բազայի տվյալների բազայի միջոցով տեղեկատվական կապերի իրականացումն ունի իր թերությունները, որոնք հիմնականում կապված են տվյալների բազայում տվյալների որոնման վրա ծախսված զգալի ժամանակի հետ:

Բրինձ. 1. Կառավարման հղումներն արտացոլող գրաֆիկ:

Բրինձ. 2. Գրաֆիկ, որն արտացոլում է հղումներն ըստ տեղեկատվության:

Բրինձ. 3. Տեղեկատվական կապերի իրականացում DBMS-ի միջոցով:

3 . CAD էլեկտրոնային համակարգերի կազմը

Ժամանակակից CAD-ը բարդ ծրագրային և ապարատային համակարգ է, որը գիտական ​​և տեխնիկական գրականության մեջ նշվում է որպես «աշխատանքային կայան» (PC):

Բրինձ. 3. Էլեկտրոնային համակարգերի նախագծման աշխատակայանի կառուցվածքը.

Բրինձ. 4. CAD ծրագրային ապահովման կառուցվածքը.

4 . Էլեկտրոնային սարքերի ներկայացման հիերարխիկ մակարդակները

CAD-ի կիրառմամբ նախագծման հիմնական մեթոդը բլոկ-հիերարխիկ մեթոդն է կամ բարդ օբյեկտի ենթահամակարգերի (բլոկներ, հանգույցներ, բաղադրիչներ) տարրալուծման մեթոդ: Այս դեպքում բարդ համակարգի նկարագրությունը բաժանվում է հիերարխիկ մակարդակների (աբստրակցիայի մակարդակների)՝ ըստ համակարգի հատկությունների արտացոլման մանրամասնության աստիճանի։ Ծրագրի ներկայացման յուրաքանչյուր մակարդակ ունի համակարգի, ենթահամակարգի, համակարգի տարրի, ընդհանուր համակարգի տարրերի գործողության օրենքը և արտաքին ազդեցությունների իր հայեցակարգը:

Հենց այս հասկացություններն են սահմանում սարքի ներկայացման հիերարխիայի այս կամ այն ​​մակարդակը: Ենթահամակարգը համակարգի մի մասն է, որը հանդիսանում է նրա որոշ տարրերի համակցություն, որը բացահայտվում է ըստ որոշակի գործառական հատկանիշի և, իր գործելու նպատակով, ենթակա է ամբողջ համակարգի գործունեության միակ նպատակին: Համակարգի տարրի տակ հասկացվում է նրա այն մասը, որը կատարում է որոշակի ֆունկցիա (գործառույթներ) և ենթակա չէ տարրալուծման դիտարկման տվյալ մակարդակում։ Տարրի անբաժանելիությունը հասկացություն է, բայց ոչ ֆիզիկական սեփականությունայս տարրը. Օգտագործելով տարրի հայեցակարգը՝ դիզայներն իրեն իրավունք է վերապահում անցնել մեկ այլ մակարդակ՝ հիմնվելով մի մասի վրա կամ մի քանի տարրեր միավորելով մեկի մեջ:

Վերին հիերարխիկ մակարդակում ամբողջ բարդ օբյեկտը դիտարկվում է որպես փոխազդող ենթահամակարգերի մի շարք: Հաջորդ հիերարխիկ մակարդակում ենթահամակարգերը դիտարկվում են առանձին՝ որպես որոշ բաղկացուցիչ մասերից (տարրերից) բաղկացած համակարգեր և ունեն ավելի մեծ նկարագրության մանրամասներ: Այս հիերարխիկ մակարդակը ենթահամակարգերի մակարդակն է: Հիերարխիայի մակարդակների թիվը միշտ սահմանափակ է: Մակարդակները բնութագրվում են նրանով, որ տարրերի տեսակների շարքը, որոնցից կարող է կազմվել նախագծային ենթահամակարգը, սահմանափակ է: Նման հավաքածուն կոչվում է մակարդակի հիմք:

Քայքայման մեթոդը լուրջ խնդիրներ է առաջացնում CAD ստեղծելիս.

հիերարխիայի մակարդակների և դրանց հիմքերի որոշում.

ծրագրային ապահովման մշակում;

քարտեզագրում մի հիմքից մյուսը և այլն:

Մշակողների կողմից օգտագործվող նախագծված օբյեկտի հիերարխիկ ներկայացման մեթոդը էլեկտրոնային սխեմաներև համակարգերը, կարող են հիմնված լինել տարրերի ներկայացման (նկարագրման) երկու եղանակների վրա՝ կառուցվածքային և վարքային։

Կառուցվածքային մեթոդը նախատեսում է համակարգի տարրի նկարագրությունը որպես ավելի ցածր մակարդակի փոխկապակցված տարրերի մի շարք, դրանով իսկ որոշելով այս մակարդակի հիմքը: Ծրագրի հիերարխիայի կառուցվածքային ձևը ենթադրում է նախագծի տարրալուծման կամ պառակտման գործընթաց, որպեսզի մոդելավորման համար ընտրված ցանկացած մակարդակում համակարգի մոդելը կառուցվի որպես այս մակարդակի համար սահմանված փոխկապակցված տարրերի մի շարք: Այստեղ անմիջապես հարց է առաջանում՝ ինչպե՞ս են սահմանվում այդ տարրերը։ Ամենից հաճախ դրանք ձևավորվում են հաջորդ, ստորին մակարդակի տարրերի օգտագործմամբ: Այսպիսով, ինչպես ցույց է տրված նկ. 5, նախագիծը կարելի է ներկայացնել ծառի տեսքով և տարբեր մակարդակներումԱբստրակցիաների հիերարխիաները համապատասխանում են այս ծառի իրենց մակարդակներին: Ծառի տերևների մակարդակում սահմանվում է ծրագրի ամենացածր մակարդակի տարրերի վարքագիծը: Վարքագծային մեթոդը նախատեսում է համակարգի տարրի նկարագրությունը մուտքային/ելքային կախվածության առումով՝ օգտագործելով որոշակի ընթացակարգ: Ավելին, այս նկարագրությունը որոշվում է սեփական ընթացակարգով և չի նկարագրվում այլ տարրերի օգտագործմամբ: Հետևաբար, վարքագծային մոդելը օգտագործվում է նախագծի ծառի տերևի մակարդակի տարրերը նկարագրելու համար: Քանի որ նախագծի վարքագծային մոդելը կարող է գոյություն ունենալ ցանկացած մակարդակում, նախագծի տարբեր մասեր կարող են ունենալ վարքագծային նկարագրություններ տարբեր մակարդակներում:

Բրինձ. 5. Նախագիծը ներկայացված է որպես ամբողջական (ա) և թերի (բ) ծառ:

Նկ. 5(ա) ցույց է տալիս նախագծի «լիարժեք» ծառը, որտեղ վարքագծի ողջ նկարագրությունը ձևավորվում է նույն մակարդակում: Նկար 5(բ)-ը ցույց է տալիս նախագիծը թերի ծառի տեսքով, որտեղ վարքագծային նկարագրությունները վերաբերում են տարբեր մակարդակներին: Այս իրավիճակը ծագում է այն պատճառով, որ հաճախ ցանկալի է, որ մշակողը կառուցի և վերլուծի համակարգի բաղադրիչների միջև հարաբերությունները նույնիսկ նախքան դիզայնի ավարտը: Այսպիսով, անհրաժեշտ չէ ունենալ համակարգի բոլոր բաղադրիչների բնութագրերը, օրինակ, տրամաբանական դարպասների մակարդակում, որպեսզի կարողանանք վերահսկել նախագիծը որպես ամբողջություն սխալների բացակայության համար: Նման հսկողությունն իրականացվում է բազմամակարդակ մոդելավորման միջոցով, այսինքն՝ մոդելավորում, որում բաղադրիչ մոդելների վարքային նկարագրությունները պատկանում են հիերարխիայի տարբեր մակարդակներին: Այս մոտեցման կարևոր լրացուցիչ առավելությունն այն է, որ այն բարելավում է մոդելավորման արդյունավետությունը:

Սարքավորումների դիզայների տեսանկյունից կան հիերարխիայի վեց հիմնական մակարդակներ, որոնք ներկայացված են Նկ. 6.

Բրինձ. 6. Էլեկտրոնային համակարգերի ներկայացման հիերարխիա մակարդակները:

Սրանք են համակարգը, միկրոսխեման (կամ IC), ռեգիստրը, դարպասը, շրջանը և տոպոլոգիական մակարդակները: Նկարը ցույց է տալիս, որ ներկայացման մակարդակների հիերարխիան ունի կտրված բուրգի ձև: Բուրգի ընդլայնումը դեպի ներքև ցույց է տալիս մանրամասնության աստիճանի աճ, այսինքն. տարրերի քանակը, որոնք պետք է հաշվի առնել այս մակարդակում նախագծվող սարքը նկարագրելիս:

Աղյուսակում. 1-ը ցույց է տալիս մակարդակների բնութագրերը. նշված են կառուցվածքի տարրերը և վարքագծային ներկայացումը յուրաքանչյուր մակարդակի համար:

Աղյուսակ 1. Մոդելների հիերարխիա

Մակարդակ	Կառուցվածքային պրիմիտիվներ	Պաշտոնական ապարատ վարքագծի ներկայացման համար
Համակարգային	Պրոցեսորներ, անջատիչներ, ալիքներ, ավտոբուսներ, պահեստավորման սարքեր և այլն:	Համակարգի վերլուծություն, խաղերի տեսություն, հերթերի տեսություն և այլն:
միկրոշրջան	Միկրոպրոցեսորներ, RAM, ROM, UART և այլն:	Մուտքային-ելքային կախվածություններ, GSA
Գրանցվել	Ռեգիստրներ, ALU-ներ, հաշվիչներ, մուլտիպլեքսորներ, ապակոդավորիչներ	Թվային ավտոմատների տեսություն, ճշմարտության աղյուսակներ, GSA
փական	Տրամաբանական դարպասներ, ֆլիպ-flops	Տրամաբանության հանրահաշիվ, տրամաբանական հավասարումների համակարգեր
շրջան	Տրանզիստորներ, դիոդներ, ռեզիստորներ, կոնդենսատորներ	Էլեկտրական շղթաների տեսություն, գծային, ոչ գծային, դիֆերենցիալ հավասարումների համակարգեր
Սիլիցիում	երկրաչափական առարկաներ	Ոչ

Իրականում ավելի ցածր մակարդակՈրպես հիմնական պրիմիտիվներ օգտագործվում են սիլիցիում, երկրաչափական ձևեր, որոնք ներկայացնում են սիլիցիումի բյուրեղի մակերեսի վրա դիֆուզիայի, պոլիսիլիկոնի և մետաղացման տարածքներ։ Այս ձևերի միացումը, ինչպես որ եղավ, ընդօրինակում է բյուրեղի արտադրության գործընթացը մշակողի տեսանկյունից: Այստեղ ներկայացվածությունը միայն զուտ կառուցվածքային է (ոչ վարքային):

Հաջորդ ավելի բարձր մակարդակում՝ շղթայի մակարդակում, դիզայնի ներկայացումը ձևավորվում է՝ օգտագործելով ավանդական ակտիվ և պասիվ էլեկտրական շղթայի տարրերի փոխկապակցումները՝ ռեզիստորներ, կոնդենսատորներ և երկբևեռ և MOS տրանզիստորներ: Այս բաղադրիչների միացումը օգտագործվում է էլեկտրական սխեմայի վարքագիծը մոդելավորելու համար՝ արտահայտված լարումների և հոսանքների միջև փոխհարաբերությունների տեսքով: Դիֆերենցիալ հավասարումները կարող են օգտագործվել այս մակարդակի վարքագիծը նկարագրելու համար:

Երրորդ մակարդակը՝ տրամաբանական դարպասի մակարդակը, ավանդաբար մեծ դեր է խաղում թվային սխեմաների և համակարգերի նախագծման մեջ: Այստեղ օգտագործվում են հիմնական տարրերը, որպես տրամաբանական դարպասներ ԵՎ, ԿԱՄ և ՈՉ և տարբեր տեսակի ֆլիպֆլոպներ: Այս պարզունակների միացումը թույլ է տալիս մշակել կոմբինացիոն և հաջորդական տրամաբանական սխեմաներ։ Այս մակարդակում վարքագծի նկարագրության պաշտոնական ապարատը Բուլյան հանրահաշիվն է:

Հիերարխիայում դարպասի մակարդակից վեր գտնվում է ռեգիստրի մակարդակը: Այստեղ հիմնական տարրերն են այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ռեգիստրները, հաշվիչները, մուլտիպլեքսորները և թվաբանական տրամաբանական միավորները (ALUs): Դիզայնի վարքագծային ներկայացումը ռեգիստրի մակարդակով հնարավոր է ճշմարտության աղյուսակների, վիճակների աղյուսակների և ռեգիստրի փոխանցման լեզուների միջոցով:

Ռեգիստրի մակարդակից վեր գտնվում է չիպի (կամ IC) մակարդակը: Չիպի մակարդակում բաղադրիչները, ինչպիսիք են միկրոպրոցեսորները, հիմնական հիշողության սարքերը, սերիական և զուգահեռ պորտերը և ընդհատման կարգավորիչները, գործում են որպես տարրեր: Չնայած չիպերի սահմանները նաև առանձնահատկությունների մոդելի սահմաններ են, այլ իրավիճակներ հնարավոր են: Այսպիսով, չիպսերի մի շարք, որոնք միասին կազմում են մեկը ֆունկցիոնալ սարք, կարող է ներկայացվել որպես մեկ տարր: Այստեղ պատկերավոր օրինակ է բիթ-մոդուլային պրոցեսորի մոդելավորումը: Հնարավոր է նաև այլընտրանքային տարբերակ, երբ տարրերը ներկայացնում են մեկ միկրոսխեմայի առանձին հատվածներ, օրինակ՝ հղման պայմանների վերլուծության և տարրալուծման փուլում: Այստեղ հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ տարրը ներկայացնում է տրամաբանության մեծ բլոկ, որտեղ տվյալների մշակման երկար և հաճախ համընկնող ուղիների համար անհրաժեշտ է ներկայացնել ելքերի կախվածությունը մուտքերից: Ինչպես ցածր մակարդակների տարրերի դեպքում, չիպի մակարդակի տարրերը հիերարխիկորեն կառուցված չեն ավելի պարզ պարզունակներից, այլ առանձին մոդելային օբյեկտներ են: Այսպիսով, եթե Ձեզ անհրաժեշտ է մոդելավորել I/O սերիական պորտ (ունիվերսալ ասինխրոն հաղորդիչ, UART), ապա համապատասխան մոդելը չի ​​կառուցվում ավելի պարզ միացմամբ։ ֆունկցիոնալ մոդելներբլոկներ, ինչպիսիք են ռեգիստրները և հաշվիչները, որտեղ UART-ն ինքն է դառնում հիմնական մոդելը: Այս տեսակի մոդելները կարևոր են OEM-ների համար, ովքեր ձեռք են բերում չիպեր այլ արտադրողներից, բայց չգիտեն իրենց ներքին տրամաբանական դարպասի շերտի կառուցվածքը, քանի որ դա սովորաբար ընկերության գաղտնիք է: Միկրոչիպի մակարդակի մոդելի վարքագծային նկարագրությունը կառուցված է այս IS-ի կողմից իրականացվող յուրաքանչյուր հատուկ IS-ալգորիթմի մուտքային-ելքային կախվածության հիման վրա: Վերին մակարդակը համակարգի մակարդակն է: Այս մակարդակի տարրերն են պրոցեսորը, հիշողությունը և անջատիչը (ավտոբուս) և այլն: Այս մակարդակի վարքագծային նկարագրությունը ներառում է այնպիսի հիմնական տվյալներ և բնութագրեր, ինչպիսիք են, օրինակ, պրոցեսորի արագության ցուցիչը վայրկյանում միլիոնավոր հրահանգներով (մեգաֆլոպս) կամ տվյալների մշակման ուղու թողունակությունը (bps): Սեղանից. 1 և վերը նշվածը, կարելի է տեսնել, որ հարևան մակարդակների կառուցվածքային կամ վարքային բնութագրերը որոշակի չափով համընկնում են: Օրինակ, GSA-ի ներկայացուցչությունը կարող է օգտագործվել ինչպես ռեգիստրում, այնպես էլ չիպի մակարդակում: Այնուամենայնիվ, կառուցվածքային ներկայացվածությունը երկու մակարդակների համար բոլորովին այլ է, ինչի պատճառով դրանք առանձնացված են: Միկրոշրջանների և համակարգի մակարդակները, ըստ էության, նույն տարրերն են, բայց դրանք բոլորովին տարբեր են իրենց վարքագծային բնութագրերով: Այսպիսով, IS մակարդակի վարքագծային մոդելները թույլ են տալիս հաշվարկել մանրամասն անհատական ​​ռեակցիաները ամբողջ թվերի և բիթերի արժեքների տեսքով: Իսկ համակարգի մակարդակի վարքագծային ներկայացումն ունի լուրջ սահմանափակում՝ այն հիմնականում ծառայում է համակարգի թողունակությունը մոդելավորելու կամ համակարգի ստոխաստիկ պարամետրերի որոշմանը: Գործնականում նախագծի ներկայացումը վրա համակարգի մակարդակըօգտագործվում է հիմնականում տարբեր ճարտարապետությունների համեմատական ​​գնահատման համար: Ընդհանուր առմամբ, տարբեր մակարդակների մոդելներ պետք է օգտագործվեն, եթե պահանջները՝ վարքագծային կամ կառուցվածքային, տարբեր են:

Նախագծի հիերարխիկ ներկայացման հետ կապված վերջին հայեցակարգը այսպես կոչված նախագծի պատուհանն է:

Այս տերմինը վերաբերում է նախագծի ծառի մակարդակների խմբին, որի հետ աշխատում է յուրաքանչյուր առանձին մշակող: Այսպիսով, VLSI-ի մշակման ծրագրի պատուհանը ներառում է սիլիցիումի, սխեմայի, դարպասի, ռեգիստրի և միկրոսխեմայի մակարդակները: Մյուս կողմից, համակարգչային դիզայներին սովորաբար հետաքրքրում է պատուհանը, որն ընդգրկում է դարպասը, գրանցումը, չիպը և համակարգի մակարդակները: Հենց նախագծի պատուհանի հայեցակարգն է հիմք հանդիսանում բազմամակարդակ դիզայնի համար: Քանի որ VLSI-ի բարդությունը մեծանում է, դիզայնի պատուհանում դարպասի մակարդակ ներառելը կդառնա ոչ գործնական, քանի որ հարյուր հազարավոր տրամաբանական դարպասներ կարող են տեղադրվել մեկ չիպի վրա: Գրանցման մակարդակը, թեև, իհարկե, ավելի քիչ բարդ է, քան դարպասի մակարդակը, կարող է նաև պարունակել կամընտիր մանրամասներ նրանց համար, ովքեր հետաքրքրված են միայն VLSI I/O ազդանշաններով:

Այսպիսով, մեքենայի մշակողի տեսանկյունից VLSI-ն ինքնին կդառնա նախագծի տարր:

Բրինձ. 7. Բազմապրոցեսորային համակարգի ներկայացման մակարդակների իրականացման օրինակ:

Վերահսկիչ աշխատանքը թեմայի շուրջ.

Էլեկտրոնային համակարգերի նախագծման փուլերը

Դիզայնի որոշում - նախագծված օբյեկտի միջանկյալ նկարագրություն, որը ստացվել է այս կամ այն ​​հիերարխիկ մակարդակում, ընթացակարգի (համապատասխան մակարդակի) արդյունքում:

Նախագծման ընթացակարգը նախագծման գործընթացի անբաժանելի մասն է: Դիզայնի ընթացակարգերի օրինակներ են նախագծված սարքի ֆունկցիոնալ դիագրամի սինթեզը, մոդելավորումը, ստուգումը, տպագիր տպատախտակի վրա փոխկապակցման երթուղին և այլն:

Էլեկտրակայանի նախագծումը բաժանված է փուլերի. Փուլը նախագծման ընթացակարգերի որոշակի հաջորդականություն է: Նախագծման փուլերի ընդհանուր հաջորդականությունը հետևյալն է.

տեխնիկական բնութագրերի պատրաստում;

նախագծի ներդրում;

ճարտարապետության ձևավորում;

ֆունկցիոնալ և տրամաբանական ձևավորում;

շղթայի ձևավորում;

տոպոլոգիական ձևավորում;

նախատիպի արտադրություն;

սարքի բնութագրերի որոշում.

TOR-ի մշակում: Որոշվում են նախագծված արտադրանքին ներկայացվող պահանջները, դրա բնութագրերը, ձևավորվում են դիզայնի տեխնիկական առաջադրանքները:

Ծրագրի ներդրում. Նախագծման յուրաքանչյուր փուլ ունի իր մուտքային միջոցները, ավելին, շատ գործիքների համակարգեր ապահովում են նախագիծը նկարագրելու մեկից ավելի եղանակներ:

Արդյունավետ են ժամանակակից դիզայներական համակարգերի նախագծի նկարագրության բարձր մակարդակի գրաֆիկական և տեքստային խմբագրիչներ: Այս խմբագրիչները թույլ են տալիս դիզայներին նկարել մեծ համակարգի բլոկ-սխեմա, մոդելներ վերագրել առանձին բլոկներին և վերջիններս միացնել ավտոբուսների և ազդանշանային ուղիների միջոցով: Խմբագիրները, որպես կանոն, ավտոմատ կերպով կապում են բլոկների և կապերի տեքստային նկարագրությունները համապատասխան գրաֆիկական պատկերների հետ՝ այդպիսով ապահովելով համակարգի բարդ մոդելավորում։ Սա թույլ է տալիս համակարգերի ինժեներներին չփոխել իրենց սովորական աշխատաոճը. նրանք դեռ կարող են մտածել՝ ուրվագծելով իրենց նախագծի բլոկային դիագրամը կարծես թղթի վրա, մինչդեռ միևնույն ժամանակ համակարգի մասին ճշգրիտ տեղեկատվություն կմուտքագրվի և կուտակվի:

Տրամաբանական հավասարումները կամ շղթայի դիագրամները հաճախ շատ տեղին են օգտագործվում միջերեսի հիմնական տրամաբանությունը նկարագրելու համար:

Ճշմարտության աղյուսակները օգտակար են ապակոդավորիչների կամ այլ պարզ տրամաբանական բլոկների նկարագրության համար:

Սարքավորումների նկարագրության լեզուները, որոնք պարունակում են պետական ​​մեքենայի տիպի կառուցվածքներ, սովորաբար շատ ավելի արդյունավետ են ավելի բարդ տրամաբանական ֆունկցիոնալ բլոկներ ներկայացնելու համար, ինչպիսիք են կառավարման բլոկները:

Ճարտարապետական ​​ձևավորում. Ներկայացնում է ED-ի դիզայնը պրոցեսորի և հիշողության, հիշողության և KDPP-ի ազդանշանի փոխանցման մակարդակին: Այս փուլում որոշվում է սարքի ընդհանուր կազմը, որոշվում են դրա հիմնական ապարատային և ծրագրային բաղադրիչները:

Նրանք. ճարտարապետական ​​որոշումների ճիշտությունը ստուգելու համար մի ամբողջ համակարգի նախագծումը՝ դրա բարձր մակարդակի ներկայացմամբ, սովորաբար արվում է այն դեպքերում, երբ հիմնովին նոր համակարգև անհրաժեշտ է մանրակրկիտ մշակել բոլոր ճարտարապետական ​​խնդիրները։

Շատ դեպքերում, ամբողջական համակարգի դիզայնը պահանջում է կառուցվածքում ներառել ոչ էլեկտրական բաղադրիչներ և էֆեկտներ, որպեսզի դրանք փորձարկվեն մեկ մոդելավորման փաթեթում:

Որպես այս մակարդակի տարրեր օգտագործվում են՝ պրոցեսոր, հիշողություն, կարգավորիչներ, անվադողեր։ Մոդելներ կառուցելիս և համակարգը մոդելավորելիս այստեղ օգտագործվում են գրաֆիկների տեսության մեթոդներ, բազմությունների տեսություն, Մարկովյան գործընթացների տեսություն, հերթերի տեսություն, ինչպես նաև համակարգի գործունեությունը նկարագրելու տրամաբանական և մաթեմատիկական միջոցներ:

Գործնականում նախատեսվում է կառուցել պարամետրացված համակարգի ճարտարապետություն և ընտրել դրա կազմաձևման օպտիմալ պարամետրերը: Հետեւաբար, համապատասխան մոդելները պետք է պարամետիզացվեն: Ճարտարապետական ​​մոդելի կազմաձևման պարամետրերը որոշում են, թե որ գործառույթներն են իրականացվելու ապարատային և որոնք՝ ծրագրային ապահովման մեջ: Սարքավորումների կազմաձևման որոշ տարբերակներ են.

Համակարգի ավտոբուսների թիվը, բիթերի խորությունը և թողունակությունը.

հիշողություն մուտք գործելու ժամանակը;

քեշի չափը;

պրոցեսորների, նավահանգիստների, գրանցման բլոկների քանակը;

· տվյալների փոխանցման բուֆերների հզորությունը:

Իսկ ծրագրաշարի կազմաձևման տարբերակները ներառում են, օրինակ.

ժամանակացույցի ընտրանքներ

առաջադրանքների առաջնահերթություն;

«աղբահանության» ընդմիջում;

ծրագրի համար CPU-ի առավելագույն թույլատրելի միջակայքը.

հիշողության կառավարման ենթահամակարգի պարամետրերը (էջի չափը, հատվածի չափը, ինչպես նաև ֆայլերի բաշխումը սկավառակի հատվածներում.

Հաղորդակցման լրատվամիջոցների կազմաձևման պարամետրեր.

ժամանակի ընդմիջման արժեքը;

հատվածի չափը;

Սխալների հայտնաբերման և ուղղման արձանագրության պարամետրերը:

Բրինձ. 1 - Ճարտարապետական ​​նախագծման փուլի նախագծման ընթացակարգերի հաջորդականությունը

Համակարգի մակարդակի ինտերակտիվ ձևավորման մեջ համակարգային մակարդակի ֆունկցիոնալ բնութագրերը սկզբում ներկայացվում են տվյալների հոսքի դիագրամների տեսքով, և բաղադրիչների տեսակներն ընտրվում են տարբեր գործառույթներ իրականացնելու համար (նկ. 1): Այստեղ հիմնական խնդիրն է մշակել համակարգի ճարտարապետություն, որը կհամապատասխանի նշված ֆունկցիոնալ, արագության և ծախսերի պահանջներին: Ճարտարապետական ​​մակարդակի սխալները շատ ավելի թանկ են, քան ֆիզիկական իրականացման ընթացքում ընդունված որոշումները:

Ճարտարապետական ​​մոդելները կարևոր են և արտացոլում են համակարգի վարքագծի տրամաբանությունը և դրա ժամանակային առանձնահատկությունները, ինչը հնարավորություն է տալիս բացահայտել ֆունկցիոնալ խնդիրները: Նրանք ունեն չորս կարևոր հատկանիշ.

դրանք ճշգրիտ ներկայացնում են ապարատային և ծրագրային բաղադրիչների ֆունկցիոնալությունը՝ օգտագործելով բարձր մակարդակի տվյալների աբստրակցիաներ տվյալների հոսքերի տեսքով.

ճարտարապետական ​​մոդելները վերացական կերպով ներկայացնում են իրականացման տեխնոլոգիան ժամանակի պարամետրերի տեսքով: Հատուկ իրականացման տեխնոլոգիան որոշվում է այս պարամետրերի հատուկ արժեքներով.

ճարտարապետական ​​մոդելները պարունակում են դիագրամներ, որոնք թույլ են տալիս բազմաթիվ ֆունկցիոնալ բլոկների կիսել (կիսել) բաղադրիչները.

Այս մոդելները պետք է թույլ տան պարամետրիզացիա, մուտքագրում և վերաօգտագործում;

Համակարգի մակարդակով մոդելավորումը թույլ է տալիս ծրագրավորողին գնահատել համակարգի նախագծման այլընտրանքային տարբերակները՝ դրանց ֆունկցիոնալության, կատարողականի և արժեքի տեսանկյունից:

Վերևից վար նախագծման գործիքների համակարգ (ASIC Navigator, Compass Design Automation) ASIC-ների և համակարգերի համար:

Ինժեներներին դարպասի մակարդակով նախագծելուց ազատելու փորձ:

Տրամաբանական օգնական (տրամաբանական օգնական);

դիզայնի օգնական;

ASIC Synthesizez (ASIC սինթեզատոր);

թեստի օգնական;

Դա նախագծման և վերլուծության միասնական միջավայր է: Թույլ է տալիս ստեղծել ASIC ճշգրտում` մուտքագրելով ձեր դիզայնի գրաֆիկական և տեքստային նկարագրությունները: Օգտատերերը կարող են նկարագրել իրենց նախագծերը՝ օգտագործելով մուտքագրման ամենաբարձր մեթոդները, ներառյալ հոսքային գծապատկերները, Բուլյան բանաձևերը, վիճակի դիագրամները, VHDL և Verilog հայտարարությունները և այլն: Համակարգի ծրագրակազմը կաջակցի այս մուտքագրման մեթոդներին՝ որպես ASIC համակարգի հետագա նախագծման գործընթացի հիմք:

Նախագծված ASIC-ի ընդհանուր ճարտարապետությունը կարող է ներկայացվել որպես փոխկապակցված ֆունկցիոնալ բլոկներ՝ առանց հաշվի առնելու դրանց ֆիզիկական բաժանումը: Այնուհետև այս բլոկները կարող են նկարագրվել այնպես, որ լավագույնս համապատասխանի յուրաքանչյուր ֆունկցիայի առանձնահատկություններին: Օրինակ՝ օգտատերը կարող է նկարագրել կառավարման տրամաբանությունը վիճակի դիագրամներով, թվաբանական ֆունկցիայի բլոկներով՝ տվյալների հոսքի դիագրամներով և ալգորիթմական ֆունկցիաներով՝ VHDL-ով: Վերջնական նկարագրությունը կարող է լինել ինչպես տեքստային, այնպես էլ գրաֆիկական նյութերի համադրություն և հիմք է հանդիսանում ASIC-ի վերլուծության և իրականացման համար:

Logic Assistant ենթահամակարգը փոխակերպում է ստացված ճշգրտումը VHDL լեզվի վարքային կոդի: Այս կոդը կարող է մշակվել երրորդ կողմի VHDL մոդելավորման համակարգի միջոցով: Հստակեցման ձևափոխումը վարքագծային մակարդակում հնարավորություն է տալիս փոփոխություններ կատարել և վրիպազերծել նախագծման սկզբնական փուլերում:

Դիզայնի օգնական

Հստակեցումը հաստատվելուց հետո այն կարող է ցուցադրվել ASIC գործիքի վրա: Սկզբում, սակայն, օգտատերը պետք է որոշի, թե ինչպես լավագույնս իրականացնել նման բարձր մակարդակի նախագիծ: Դիզայնի նկարագրությունը կարող է քարտեզագրվել մեկ կամ մի քանի դարպասների զանգվածների կամ IC-ների վրա՝ հիմնված ստանդարտ տարրերի վրա:

Dising Assistant-ն օգնում է օգտատերերին գնահատել մի շարք տարբերակներ՝ հնարավոր լավագույն իրականացմանը հասնելու համար: Դ.Ա. Օգտագործողի խնդրանքով որոշում է մատիտի գնահատված չափը, փաթեթավորման հնարավոր մեթոդները, էներգիայի սպառումը և տրամաբանական դարպասների գնահատված թիվը տարրալուծման յուրաքանչյուր տարբերակի և ASIC-ի յուրաքանչյուր տեսակի համար:

Այնուհետև օգտատերը կարող է ինտերակտիվ կերպով կատարել «ինչ-եթե» վերլուծություն, ուսումնասիրել այլընտրանքային ձևավորումներ տարբեր դիզայնի տարրալուծումներով կամ դասավորել և տեղափոխել ստանդարտ տարրեր դարպասի զանգվածի պատյանների համար: Այսպիսով, օգտագործողը կարող է գտնել այն օպտիմալ մոտեցումը, որը համապատասխանում է բնութագրի պահանջներին:

ASIC սինթեզատոր

Դիզայնի որոշակի տարբերակ ընտրելուց հետո նրա վարքագծային նկարագրությունը պետք է վերածվի տրամաբանական դարպասի մակարդակի ներկայացման: Այս ընթացակարգը շատ աշխատատար է:

Դարպասի մակարդակում որպես կառուցվածքային տարրեր կարող են ընտրվել հետևյալը՝ տրամաբանական դարպասները, ձգանները, իսկ որպես նկարագրության միջոցներ՝ ճշմարտության աղյուսակներ, տրամաբանական հավասարումներ։ Ռեգիստրի մակարդակն օգտագործելիս կառուցվածքային տարրերը կլինեն՝ ռեգիստրներ, գումարիչներ, հաշվիչներ, մուլտիպլեքսորներ և նկարագրության գործիքներ՝ ճշմարտության աղյուսակներ, միկրոգործողության լեզուներ, անցումային աղյուսակներ:

Այսպես կոչված տրամաբանական մոդելավորման մոդելները կամ պարզապես սիմուլյացիոն մոդելները (IM) լայն տարածում են գտել ֆունկցիոնալ-տրամաբանական մակարդակում։ MI-ները արտացոլում են միայն նախագծված սարքի աշխատանքի արտաքին տրամաբանությունը և ժամանակային առանձնահատկությունները: Որպես կանոն, IM-ում ներքին գործառնությունները և ներքին կառուցվածքը չպետք է նման լինեն իրական սարքում գոյություն ունեցողներին: Բայց մոդելավորված գործողությունները և գործողության ժամանակային առանձնահատկությունները, արտաքինից նկատված տեսքով, IM-ում պետք է համարժեք լինեն իրական սարքում գոյություն ունեցողներին:

Այս փուլի մոդելներն օգտագործվում են ֆունկցիոնալ կամ տրամաբանական սխեմայի աշխատանքի համար նշված ալգորիթմների կատարման ճիշտությունը ստուգելու համար, ինչպես նաև սարքի ժամանակային դիագրամներ՝ առանց հատուկ ապարատային ներդրման և հաշվի առնելով տարրի բազայի առանձնահատկությունները: .

Դա արվում է տրամաբանական մոդելավորման մեթոդներով։ Տրամաբանական մոդելավորում ասելով նշանակում է ֆունկցիոնալ սխեմայի աշխատանքի համակարգչային մոդելավորում՝ «0» և «1» տրամաբանական արժեքների տեսքով ներկայացված տեղեկատվության շարժման իմաստով՝ շղթայի մուտքից մինչև դրա ելքը: Տրամաբանական սխեմայի աշխատանքի ստուգումը ներառում է և՛ սխեմայի կողմից իրականացվող տրամաբանական գործառույթների ստուգումը, և՛ ժամանակի ստուգումը (կրիտիկական ուղիների առկայություն, ձախողման ռիսկեր և ազդանշանների վեճ): Այս մակարդակի մոդելների օգնությամբ լուծվող հիմնական խնդիրներն են ֆունկցիոնալ և սխեմաների ստուգումը, ախտորոշիչ թեստերի վերլուծությունը:

Սխեմաների ձևավորումը սխեմաների, տեխնիկական բնութագրերի մշակման գործընթացն է՝ տեխնիկական առաջադրանքների պահանջներին համապատասխան: Նախագծված սարքերը կարող են լինել՝ անալոգային (գեներատորներ, ուժեղացուցիչներ, զտիչներ, մոդուլյատորներ և այլն), թվային (տարբեր տրամաբանական սխեմաներ), խառը (անալոգային-թվային):

Շղթայի նախագծման փուլում էլեկտրոնային սարքերը ներկայացված են շղթայի մակարդակով: Այս մակարդակի տարրերն են ակտիվ և պասիվ բաղադրիչները՝ ռեզիստոր, կոնդենսատոր, ինդուկտոր, տրանզիստորներ, դիոդներ և այլն։ Տիպիկ շղթայի բեկորը (դարպաս, ձգան և այլն) կարող է օգտագործվել նաև որպես շղթայի մակարդակի տարր: Նախագծված արտադրանքի էլեկտրոնային սխեման իրենից ներկայացնում է իդեալական բաղադրիչների համակցություն, որը ճշգրիտ արտացոլում է նախագծված արտադրանքի կառուցվածքը և տարրական կազմը: Ենթադրվում է, որ շղթայի իդեալական բաղադրիչները թույլ են տալիս մաթեմատիկական նկարագրություն տրված պարամետրերով և բնութագրերով: Էլեկտրոնային շղթայի բաղադրիչի մաթեմատիկական մոդելը ODE է փոփոխականների նկատմամբ՝ հոսանք և լարում: Սարքի մաթեմատիկական մոդելը ներկայացված է հանրահաշվական կամ դիֆերենցիալ հավասարումների մի շարքով, որոնք արտահայտում են շղթայի տարբեր բաղադրիչներում հոսանքների և լարումների միջև կապը: Տիպիկ շղթայի բեկորների մաթեմատիկական մոդելները կոչվում են մակրոմոդելներ:

Շղթայի նախագծման փուլը ներառում է նախագծման հետևյալ ընթացակարգերը.

Կառուցվածքային սինթեզ - նախագծված սարքի համարժեք շղթայի կառուցում

ստատիկ բնութագրերի հաշվարկը ներառում է շղթայի ցանկացած հանգույցում հոսանքների և լարումների որոշում. ընթացիկ-լարման բնութագրերի վերլուծություն և դրանց վրա բաղադրիչի պարամետրերի ազդեցության ուսումնասիրություն։

Դինամիկ բնութագրերի հաշվարկը բաղկացած է շղթայի ելքային պարամետրերի որոշումից՝ կախված ներքին և արտաքին պարամետրերի փոփոխությունից (մեկ տարբերակով վերլուծություն), ինչպես նաև գնահատելու զգայունությունը և տարածման աստիճանը՝ համեմատած անվանական արժեքների հետ։ ելքային պարամետրեր՝ կախված էլեկտրոնային սխեմայի մուտքային և արտաքին պարամետրերից (բազմաչափ վերլուծություն):

· պարամետրային օպտիմալացում, որը որոշում է էլեկտրոնային սխեմայի ներքին պարամետրերի այնպիսի արժեքներ, որոնք օպտիմալացնում են ելքային պարամետրերը:

Տարբերակվում է վերևից վար (վերևից ներքև) և ներքևից վեր (ներքևից վեր) ձևավորման միջև: Վերևից ներքև նախագծման մեջ սարքի ներկայացման ավելի բարձր մակարդակներ օգտագործող քայլերն առաջինը կատարվում են, քան ցածր հիերարխիկ մակարդակներ օգտագործող քայլերը: Ներքևից վեր ձևավորման մեջ հաջորդականությունը հակադարձվում է:

Դիզայնի ծառին նայելիս կարելի է առանձնացնել դիզայնի երկու հայեցակարգ՝ ներքևից վեր ձևավորում (ներքևից վեր) և վերևից ներքև դիզայն (վերևից ներքև): Այստեղ «վերև» բառը վերաբերում է ծառի արմատին, իսկ «ներքև» բառը՝ տերևներին։ Վերևից ներքև դիզայնով աշխատանքը կարող է սկսվել արդեն այն ժամանակ, երբ մշակողն արդեն գիտի միայն արմատի գործառույթները, և նա (կամ նա) նախևառաջ արմատը բաժանում է հիմքում ընկած մակարդակի պարզունակության մի շարքի:

Դրանից հետո մշակողը սկսում է աշխատել հիմքում ընկած մակարդակի հետ և բաժանում է այս մակարդակի պարզունակները: Այս գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև այն հասնի նախագծի տերևային հանգույցներին: Վերևից ներքև դիզայնը բնութագրելու համար կարևոր է նշել, որ յուրաքանչյուր մակարդակի բաժանումը օպտիմիզացված է այս կամ այն ​​օբյեկտիվ չափանիշի համաձայն: Այստեղ բաժանումը կապված չէ «արդեն եղածի» շրջանակով։

«Ներքևից վեր ձևավորում» տերմինը այնքան էլ ճիշտ չէ այն առումով, որ նախագծման գործընթացը դեռ սկսվում է ծառի արմատի սահմանմամբ, բայց այս դեպքում բաժանումն իրականացվում է հաշվի առնելով, թե որ բաղադրիչներն են արդեն հասանելի և կարող են: օգտագործել որպես պարզունակ; այլ կերպ ասած, մշակողը, երբ բաժանվում է, պետք է ելնի այն բանից, թե որ բաղկացուցիչ մասերը կներկայացվեն տերևային հանգույցներում: Այս «ստորին» մասերը նախ նախագծվելու են։ Թվում է, թե վերևից ներքև դիզայնը ամենահարմար մոտեցումն է, բայց դրա թույլ կողմն այն է, որ ստացված բաղադրիչները «ստանդարտ» չեն, ինչը մեծացնում է նախագծի արժեքը: Հետևաբար, ներքևից վեր և վերևից ներքև նախագծման մեթոդների համադրությունը թվում է ամենառացիոնալը:

Կանխատեսվում է, որ էլեկտրոնային և համակարգչային դիզայնի ինժեներների ճնշող մեծամասնությունը կկիրառի վերևից վար մեթոդաբանություն: Նրանք, ըստ էության, կդառնան համակարգերի ինժեներներ՝ իրենց ժամանակի զգալի մասը ծախսելով վարքագծային արտադրանքի նախագծման վրա:

Ներկայումս էլեկտրոնային համակարգերի նախագծումն իրականացվում է ներքևից վեր մեթոդաբանության համաձայն, ընդ որում նախագծման գործընթացի առաջին փուլը սովորաբար կառուցվածքային մակարդակում սխեմայի նկարագրության մուտքագրումն է (ակնհայտորեն, IC և դիսկրետ բաղադրիչների մակարդակում): . Կառուցվածքը որոշելուց հետո այս սարքավորումը նկարագրելու համար այս կամ այն ​​լեզվով ներկայացվում է այս համակարգի վարքագծի նկարագրությունը, և իրականացվում է մոդուլյացիա: Այս դեպքում նախագծի էլեկտրոնային մասը կատարվում է ձեռքով, այսինքն՝ առանց նախագծման գործիքների օգտագործման։

Նախագծված համակարգերի բարդությունը հանգեցնում է նրան, որ մշակողները գործնականում կորցնում են նախագիծը ինտուիտիվ վերլուծելու ունակությունը, այսինքն՝ գնահատելու համակարգի նախագծման բնութագրերի որակը և բնութագրերը: Իսկ ճարտարապետական ​​մոդելների օգտագործմամբ համակարգի մակարդակով մոդելավորումը (որպես առաջին քայլ վերևից վար նախագծման գործընթացում) նման հնարավորություն է տալիս:

Վերևից վար նախագծման դեպքում վերը նկարագրված ներքևից վեր նախագծման երկու փուլերը կատարվում են հակառակ հերթականությամբ: Վերևից ներքև ձևավորումը կենտրոնանում է մշակվող համակարգի վարքագծային ներկայացման վրա, այլ ոչ թե դրա ֆիզիկական կամ կառուցվածքային ներկայացման վրա: Բնականաբար, վերևից վար նախագծման վերջնական արդյունքը նաև դիզայնի կառուցվածքային կամ սխեմատիկ ներկայացումն է:

Բանն այստեղ այն է, որ վերևից ներքև նախագծումը պահանջում է համակարգային ճարտարապետական ​​մոդելներ, մինչդեռ ներքևից վերև դիզայնը պահանջում է կառուցվածքային մոդելներ:

Առավելությունները (բոլոր CAD համակարգերի համար).

1) Վերևից վար նախագծման մեթոդոլոգիան զուգահեռ նախագծման նախապայման է՝ ապարատային և ծրագրային ենթահամակարգերի համակարգված զարգացում:

2) Վերևից վար նախագծման մեթոդի ներդրմանը նպաստում են տրամաբանական սինթեզի միջոցները. Այս գործիքներն ապահովում են տրամաբանական բանաձևերի փոխակերպումը տրամաբանական դարպասների մակարդակի ֆիզիկապես իրագործելի նկարագրությունների:

Դրանով իսկ.

պարզեցված ֆիզիկական իրականացում

Դիզայնի ժամանակի արդյունավետ օգտագործում

տեխնոլոգիական ձևանմուշները արդյունավետորեն օգտագործվում են

Այնուամենայնիվ, բարդ նախագծերի համար, որոնց մասշտաբները արտահայտված են մի քանի հարյուր հազար տրամաբանական դարպասներով, ցանկալի է, որ կարողանանք գլոբալ օպտիմալացում կատարել համակարգի մակարդակով մոդելավորման և վերլուծության միջոցով:

3) Վերևից ներքև նախագծման մեթոդոլոգիան հիմնված է այն փաստի վրա, որ նախագծի ճշգրտումը ինքնաբերաբար ստեղծվում է նախնական ֆունկցիոնալ պահանջներին համապատասխան: Հենց ֆունկցիոնալ պահանջներն են բարդ համակարգերի նախագծման սկզբնական բաղադրիչը: Դրա շնորհիվ այս մոտեցումը նվազեցնում է անգործունակ համակարգի հավանականությունը: Շատ դեպքերում նախագծված համակարգի խափանումը պայմանավորված է ֆունկցիոնալ պահանջների և նախագծման բնութագրերի անհամապատասխանությամբ:

4) Վերևից ներքև դիզայնի մեկ այլ պոտենցիալ առավելությունն այն է, որ այն թույլ է տալիս մշակել արդյունավետ թեստեր դիզայնի ստուգման և վավերացման համար, ինչպես նաև արտադրված արտադրանքը վերահսկելու փորձարկման վեկտորներ:

5) Համակարգի մակարդակով մոդելավորման արդյունքները կարող են հիմք ծառայել նախագծի քանակական գնահատման համար արդեն նախագծման սկզբնական փուլերում: Հետագա փուլում նախագծման ստուգման և վավերացման համար պահանջվում է տրամաբանական դարպասի մակարդակի մոդելավորում: Դիզայնի միատարր միջավայրը թույլ կտա համեմատել մոդելավորման արդյունքները, որոնք ստացվել են նախագծման առաջին և հաջորդ փուլերում:

Նմանատիպ ամփոփագրեր.

Նախնական տվյալները, ընդհանուր կառուցվածքը և տեսողության համակարգի նախագծման հիմնական փուլերը: Գործառույթների դիտարկում և դրա իրականացում KR1810 մեկ չիպային միկրոպրոցեսորի հիման վրա: Սարքավորումների մշակում և ծրագրի գործարկման ժամանակի հաշվարկ:

CAD հավելվածների փաթեթների բնութագրերը. SCADA- համակարգերի առանձնահատկությունների ուսումնասիրություն, ինչը կարող է զգալիորեն արագացնել բարձր մակարդակի ծրագրային ապահովման ստեղծման գործընթացը: Գործիքային միջավայրի վերլուծություն՝ Genie-ի տվյալների հավաքագրման և վերահսկման համար հավելվածներ մշակելու համար:

Ժամանակակից համակարգչի տարրական բազայի տեխնիկական բնութագրերի և կազմի ուսումնասիրություն: Ժամացույցի դիստրիբյուտորի մշակում: Հանգույցների իրականացման տարբերակների սինթեզ ֆունկցիոնալ սխեմաների մակարդակում՝ օգտագործելով ֆորմալ և էվրիստիկ նախագծման տեխնիկան:

Տարբեր տեսակի ծրագրավորվող տրամաբանական ինտեգրալ սխեմաների (FPGA) կոմբինացիոն սխեմայի իրականացման տարբերակների վերլուծություն: Decomposer և WebPACK ISE ծրագրային փաթեթների առանձնահատկությունները: Ader-ի նկարագրությունը VHDL լեզվով, դրա սինթեզը՝ օգտագործելով Decomposer փաթեթը։

ԲԷՑ-ի համակարգչային օգնությամբ նախագծման գործընթացի բնորոշ դիագրամ. ԲԷ նախագծման գործընթացում լուծված նախագծային առաջադրանքների դասակարգում. CAD կառուցվածքը, մաթեմատիկական ծրագրակազմը, լեզվական ծրագրակազմը: Երկխոսության լեզուներ, դրանց տեսակներն ու տեսակները:

Ժամանակակից դիզայն էլեկտրոնային միջոցներև բնորոշ առկա մեթոդներըդրանց կառուցումը։ Պետական ​​ստանդարտներնախագծային փաստաթղթերի գրանցում, դրանց հաշվառում և պահպանում տեխնիկական փաստաթղթերի բյուրոյում: Տեղեկատվության կրիչների տեսակները.

Ռադիոէլեկտրոնային սարքավորումների նախագծման մեթոդներն ու փուլերը. Ծրագրավորման լեզվի դերը ավտոմատացված համակարգեր ah մեքենայի դիզայն. -ի համառոտ նկարագրությունըհամակարգիչներ, որոնք օգտագործվում են REA-ի նախագծման ավտոմատացման խնդիրների լուծման համար:

Սարքի նախագծում, որն իրականացնում է ութ-բիթանոց համաժամանակյա հակադարձ հերթափոխի ռեգիստրի և համաժամանակյա հակադարձ մասշտաբավորման սխեմայի գործառույթը: Ձգան սարքի նախագծում և հաշվարկ: Նախագծված սարքի կառուցվածքի սինթեզ.

Տվյալների շտեմարանների կառուցման հիմնական սկզբունքների ուսումնասիրություն - տվյալների անվանված շարք, որն արտացոլում է առարկաների վիճակը և դրանց փոխհարաբերությունները դիտարկվող առարկայի տարածքում: Տվյալների բազայի կառավարման համակարգ. Դրանց կառուցման և նախագծման փուլերի հայեցակարգերը.

Ծրագրային գործիքներ ռադիոտեխնիկական սարքերի նախագծման համար: Ծրագրի հիմնական տեխնիկական հնարավորությունները Microsoft Word. Համեմատական ​​բնութագրերմաթեմատիկական հաշվարկների ծրագրեր. Ռադիոէլեկտրոնային սխեմաներում պրոցեսների մոդելավորման ծրագրեր.

Ավտոմատ կառավարման համակարգերի տեխնիկական միջոցների համալիրի նախագծման սկզբունքները. Մասնագիտացված սարքերին ներկայացվող պահանջները և դրանց իրականացման ծախսերը: Սարքեր գրաֆիկական տեղեկատվության կոդավորման համար: Գրաֆիկական պլոտտերներ և ցուցատախտակներ:

Flip-flops-ների շղթայի նախագծման տեխնիկայի էությունը, վերացական և կառուցվածքային սինթեզի փուլերը. RS flip-flop գրգռման ֆունկցիաների բնութագրական աղյուսակ, PCB դիզայն. P-CAD համակարգ և տարրերի պայմանական գրաֆիկական նշանակում:

Համակարգչային հաղորդակցության զարգացում. Տնտեսական տեղեկատվության պահանջները. Ձեռնարկություններում տեղեկատվական գործընթացների առանձնահատկությունները. Իրականացման խնդիրներ տեղեկատվական տեխնոլոգիաներմարդասիրական ոլորտում։ Ձեռնարկության կողմից տեղեկատվության հետազոտության մեթոդիկա.

Ալգորիթմական մեթոդները լայնորեն կիրառվում են ռադիո բաղադրիչների մաթեմատիկական մոդելների պարամետրերը չափելու և հաշվարկելու համար էլեկտրոնային սխեմաների համակարգչային նախագծման մեջ: Դրանց դիզայնի համար օգտագործվում են էլեկտրոնային համակարգիչներ։

Մարդկային գործունեության տարբեր ոլորտներում կառավարման օպտիմիզացում: Ինֆորմացիոն կառավարման ավտոմատացված համակարգերի դասակարգում. Դիզայնի մեթոդներ և զարգացման փուլեր. Կառուցվածքային սխեման, հիշողության հզորություն, ելքային և ցուցադրման սարքավորումներ:

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Փորձարկում այս թեմայով.

Էլեկտրոնային համակարգերի նախագծման փուլերը

Դիզայնի որոշում - նախագծված օբյեկտի միջանկյալ նկարագրություն, որը ստացվել է այս կամ այն ​​հիերարխիկ մակարդակում, ընթացակարգի (համապատասխան մակարդակի) արդյունքում:

Նախագծման ընթացակարգը նախագծման գործընթացի անբաժանելի մասն է: Նախագծման ընթացակարգերի օրինակներ են նախագծված սարքի ֆունկցիոնալ գծապատկերի սինթեզը, մոդելավորումը, ստուգումը, փոխկապակցումների երթուղավորումը: տպագիր տպատախտակև այլն:

Էլեկտրակայանի նախագծումը բաժանված է փուլերի. Փուլը նախագծման ընթացակարգերի որոշակի հաջորդականություն է: Նախագծման փուլերի ընդհանուր հաջորդականությունը հետևյալն է.

TK- ի կազմում;

նախագծի ներդրում;

ճարտարապետության ձևավորում;

ֆունկցիոնալ-տրամաբանական դիզայն;

շղթայի ձևավորում;

տոպոլոգիական ձևավորում;

նախատիպի արտադրություն;

սարքի բնութագրերի որոշում.

TOR-ի մշակում: Որոշվում են նախագծված արտադրանքին ներկայացվող պահանջները, դրա բնութագրերը, ձևավորվում են դիզայնի տեխնիկական առաջադրանքները:

Ծրագրի ներդրում. Նախագծման յուրաքանչյուր փուլ ունի իր մուտքային միջոցները, ավելին, շատ գործիքների համակարգեր ապահովում են նախագիծը նկարագրելու մեկից ավելի եղանակներ:

Ծրագրի նկարագրության բարձր մակարդակի գրաֆիկական և տեքստային խմբագրիչներն արդյունավետ են: ժամանակակից համակարգերդիզայն. Այս խմբագրիչները թույլ են տալիս դիզայներին նկարել մեծ համակարգի բլոկ-սխեմա, մոդելներ վերագրել առանձին բլոկներին և վերջիններս միացնել ավտոբուսների և ազդանշանային ուղիների միջոցով: Խմբագիրները, որպես կանոն, ավտոմատ կերպով կապում են բլոկների և կապերի տեքստային նկարագրությունները համապատասխան գրաֆիկական պատկերների հետ՝ այդպիսով ապահովելով համակարգի բարդ մոդելավորում։ Սա թույլ է տալիս համակարգերի ինժեներներին չփոխել իրենց սովորական աշխատաոճը. նրանք դեռ կարող են մտածել՝ ուրվագծելով իրենց նախագծի բլոկային դիագրամը կարծես թղթի վրա, մինչդեռ միևնույն ժամանակ համակարգի մասին ճշգրիտ տեղեկատվություն կմուտքագրվի և կուտակվի:

Տրամաբանական հավասարումները կամ շղթայի դիագրամները հաճախ շատ տեղին են օգտագործվում միջերեսի հիմնական տրամաբանությունը նկարագրելու համար:

Ճշմարտության աղյուսակները օգտակար են ապակոդավորիչների կամ այլ պարզ տրամաբանական բլոկների նկարագրության համար:

Սարքավորումների նկարագրության լեզուները, որոնք պարունակում են պետական ​​մեքենայի տիպի կառուցվածքներ, սովորաբար շատ ավելի արդյունավետ են ավելի բարդ տրամաբանական ֆունկցիոնալ բլոկներ ներկայացնելու համար, ինչպիսիք են կառավարման բլոկները:

Ճարտարապետական ​​ձևավորում. Ներկայացնում է ED-ի դիզայնը պրոցեսորի և հիշողության, հիշողության և KDPP-ի ազդանշանի փոխանցման մակարդակին: Այս փուլում որոշվում է սարքի ընդհանուր կազմը, որոշվում են դրա հիմնական ապարատային և ծրագրային բաղադրիչները:

Նրանք. Ճարտարապետական ​​որոշումների ճիշտությունը ստուգելու համար մի ամբողջ համակարգի նախագծումը՝ դրա բարձր մակարդակի ներկայացմամբ, սովորաբար արվում է այն դեպքերում, երբ սկզբունքորեն նոր համակարգ է մշակվում, և բոլոր ճարտարապետական ​​խնդիրները պետք է ուշադիր մշակվեն:

Շատ դեպքերում, ամբողջական համակարգի դիզայնը պահանջում է կառուցվածքում ներառել ոչ էլեկտրական բաղադրիչներ և էֆեկտներ, որպեսզի դրանք փորձարկվեն մեկ մոդելավորման փաթեթում:

Որպես այս մակարդակի տարրեր օգտագործվում են՝ պրոցեսոր, հիշողություն, կարգավորիչներ, անվադողեր։ Մոդելներ կառուցելիս և համակարգը մոդելավորելիս այստեղ օգտագործվում են գրաֆիկների տեսության մեթոդներ, բազմությունների տեսություն, Մարկովյան գործընթացների տեսություն, հերթերի տեսություն, ինչպես նաև համակարգի գործունեությունը նկարագրելու տրամաբանական և մաթեմատիկական միջոցներ:

Գործնականում նախատեսվում է կառուցել պարամետրացված համակարգի ճարտարապետություն և ընտրել դրա կազմաձևման օպտիմալ պարամետրերը: Հետեւաբար, համապատասխան մոդելները պետք է պարամետիզացվեն: Ճարտարապետական ​​մոդելի կազմաձևման պարամետրերը որոշում են, թե որ գործառույթներն են իրականացվելու ապարատային և որոնք՝ ծրագրային ապահովման մեջ: Սարքավորումների կազմաձևման որոշ տարբերակներ են.

համարը, թվանշանը և թողունակությունըանվադողերի համակարգ;

հիշողության հասանելիության ժամանակը;

քեշի չափը;

պրոցեսորների, նավահանգիստների, գրանցման բլոկների քանակը;

տվյալների փոխանցման բուֆերների հզորությունը:

Իսկ ծրագրաշարի կազմաձևման տարբերակները ներառում են, օրինակ.

ժամանակացույցի ընտրանքներ;

առաջադրանքների առաջնահերթություն;

«աղբահանության» ընդմիջում;

ծրագրի համար CPU-ի առավելագույն թույլատրելի միջակայքը.

հիշողության կառավարման ենթահամակարգի պարամետրերը (էջի չափը, հատվածի չափը, ինչպես նաև ֆայլերի բաշխումը սկավառակի հատվածներում.

Հաղորդակցման լրատվամիջոցների կազմաձևման պարամետրեր.

ժամանակի ընդմիջման արժեքը;

հատվածի չափը;

Սխալների հայտնաբերման և ուղղման արձանագրության պարամետրերը:

Բրինձ. 1 - Ճարտարապետական ​​նախագծման փուլի նախագծման ընթացակարգերի հաջորդականությունը

Համակարգի մակարդակի ինտերակտիվ ձևավորման մեջ համակարգային մակարդակի ֆունկցիոնալ բնութագրերը սկզբում ներկայացվում են տվյալների հոսքի դիագրամների տեսքով, և բաղադրիչների տեսակներն ընտրվում են տարբեր գործառույթներ իրականացնելու համար (նկ. 1): Այստեղ հիմնական խնդիրն է մշակել համակարգի ճարտարապետություն, որը կհամապատասխանի նշված ֆունկցիոնալ, արագության և ծախսերի պահանջներին: Ճարտարապետական ​​մակարդակի սխալները շատ ավելի թանկ են, քան ֆիզիկական իրականացման ընթացքում ընդունված որոշումները:

Ճարտարապետական ​​մոդելները կարևոր են և արտացոլում են համակարգի վարքագծի տրամաբանությունը և դրա ժամանակային առանձնահատկությունները, ինչը հնարավորություն է տալիս բացահայտել ֆունկցիոնալ խնդիրները: Նրանք ունեն չորս կարևոր հատկանիշ.

դրանք ճշգրիտ ներկայացնում են ապարատային և ծրագրային բաղադրիչների ֆունկցիոնալությունը՝ օգտագործելով բարձր մակարդակի տվյալների աբստրակցիաներ տվյալների հոսքերի տեսքով.

ճարտարապետական ​​մոդելները վերացական կերպով ներկայացնում են իրականացման տեխնոլոգիան ժամանակի պարամետրերի տեսքով: կոնկրետ տեխնոլոգիաիրականացումները նշում են այս պարամետրերի հատուկ արժեքները.

ճարտարապետական ​​մոդելները պարունակում են դիագրամներ, որոնք թույլ են տալիս բազմաթիվ ֆունկցիոնալ բլոկների կիսել (կիսել) բաղադրիչները.

այս մոդելները պետք է լինեն պարամետրիզացվող, տպագրվող և վերօգտագործելի.

Համակարգի մակարդակի մոդելավորումը ծրագրավորողին թույլ է տալիս գնահատել համակարգի այլընտրանքային նախագծման տարբերակները այն առումով, թե ինչպես են դրանք համապատասխանում միմյանց: ֆունկցիոնալությունը, կատարողականի և ծախսերի ցուցանիշներ։

Վերևից վար նախագծման գործիքների համակարգ (ASIC Navigator, Compass Design Automation) ASIC-ների և համակարգերի համար:

Ինժեներներին դարպասի մակարդակով նախագծելուց ազատելու փորձ:

Տրամաբանական օգնական (տրամաբանական օգնական);

դիզայնի օգնական;

ASIC Synthesizez (ASIC սինթեզատոր);

Դա նախագծման և վերլուծության միասնական միջավայր է: Թույլ է տալիս ստեղծել ASIC ճշգրտում` մուտքագրելով ձեր դիզայնի գրաֆիկական և տեքստային նկարագրությունները: Օգտատերերը կարող են նկարագրել իրենց նախագծերը՝ օգտագործելով մուտքագրման ամենաբարձր մեթոդները, ներառյալ հոսքային գծապատկերները, Բուլյան բանաձևերը, վիճակի դիագրամները, VHDL և Verilog հայտարարությունները և այլն: Համակարգի ծրագրակազմը կաջակցի այս մուտքագրման մեթոդներին՝ որպես ASIC համակարգի հետագա նախագծման գործընթացի հիմք:

Նախագծված ASIC-ի ընդհանուր ճարտարապետությունը կարող է ներկայացվել որպես փոխկապակցված ֆունկցիոնալ բլոկներ՝ առանց հաշվի առնելու դրանց ֆիզիկական բաժանումը: Այնուհետև այս բլոկները կարող են նկարագրվել այնպես, որ լավագույնս համապատասխանի յուրաքանչյուր ֆունկցիայի առանձնահատկություններին: Օրինակ՝ օգտատերը կարող է նկարագրել կառավարման տրամաբանությունը վիճակի դիագրամներով, թվաբանական ֆունկցիայի բլոկներով՝ տվյալների հոսքի դիագրամներով և ալգորիթմական ֆունկցիաներով՝ VHDL-ով: Վերջնական նկարագրությունը կարող է լինել ինչպես տեքստային, այնպես էլ գրաֆիկական նյութերի համադրություն և հիմք է հանդիսանում ASIC-ի վերլուծության և իրականացման համար:

Logic Assistant ենթահամակարգը փոխակերպում է ստացված ճշգրտումը VHDL լեզվի վարքային կոդի: Այս կոդը կարող է մշակվել երրորդ կողմի VHDL մոդելավորման համակարգի միջոցով: Հստակեցումը վարքագծային մակարդակում փոփոխելը հնարավորություն է տալիս փոփոխություններ կատարել և վրիպազերծել վաղ փուլերըդիզայն.

Դիզայնի օգնական

Հստակեցումը հաստատվելուց հետո այն կարող է ցուցադրվել ASIC գործիքի վրա: Սկզբում, սակայն, օգտատերը պետք է որոշի, թե ինչպես լավագույնս իրականացնել նման բարձր մակարդակի նախագիծ: Դիզայնի նկարագրությունը կարող է քարտեզագրվել մեկ կամ մի քանի դարպասների զանգվածների կամ IC-ների վրա՝ հիմնված ստանդարտ տարրերի վրա:

Dising Assistant-ն օգնում է օգտատերերին գնահատել մի շարք տարբերակներ՝ հնարավոր լավագույն իրականացմանը հասնելու համար: Դ.Ա. որոշում է բյուրեղի գնահատված չափը օգտագործողի ցանկությամբ, հնարավոր ուղիներըփաթեթներ, էներգիայի սպառումը և տրամաբանական դարպասների գնահատված թիվը տարրալուծման յուրաքանչյուր տարբերակի և ASIC-ի յուրաքանչյուր տեսակի համար:

Այնուհետև օգտատերը կարող է ինտերակտիվ կերպով կատարել «ինչ-եթե» վերլուծություն, ուսումնասիրել այլընտրանքային ձևավորումներ տարբեր դիզայնի տարրալուծումներով կամ դասավորել և տեղափոխել ստանդարտ տարրեր դարպասի զանգվածի պատյանների համար: Այսպիսով, օգտագործողը կարող է գտնել այն օպտիմալ մոտեցումը, որը համապատասխանում է բնութագրի պահանջներին:

ASIC սինթեզատոր

Դիզայնի որոշակի տարբերակ ընտրելուց հետո նրա վարքագծային նկարագրությունը պետք է վերածվի տրամաբանական դարպասի մակարդակի ներկայացման: Այս ընթացակարգը շատ աշխատատար է:

Դարպասի մակարդակում որպես կառուցվածքային տարրեր կարող են ընտրվել հետևյալը՝ տրամաբանական դարպասները, ձգանները, իսկ որպես նկարագրության միջոցներ՝ ճշմարտության աղյուսակներ, տրամաբանական հավասարումներ։ Ռեգիստրի մակարդակն օգտագործելիս կառուցվածքային տարրերը կլինեն՝ ռեգիստրներ, գումարիչներ, հաշվիչներ, մուլտիպլեքսորներ և նկարագրության գործիքներ՝ ճշմարտության աղյուսակներ, միկրոգործողության լեզուներ, անցումային աղյուսակներ:

Այսպես կոչված տրամաբանական մոդելավորման մոդելները կամ պարզապես սիմուլյացիոն մոդելները (IM) լայն տարածում են գտել ֆունկցիոնալ-տրամաբանական մակարդակում։ MI-ները արտացոլում են միայն նախագծված սարքի աշխատանքի արտաքին տրամաբանությունը և ժամանակային առանձնահատկությունները: Որպես կանոն, IM-ում ներքին գործառնությունները և ներքին կառուցվածքը չպետք է նման լինեն իրական սարքում գոյություն ունեցողներին: Բայց մոդելավորված գործողությունները և գործողության ժամանակային առանձնահատկությունները, արտաքինից նկատված տեսքով, IM-ում պետք է համարժեք լինեն իրական սարքում գոյություն ունեցողներին:

Այս փուլի մոդելներն օգտագործվում են ֆունկցիոնալ կամ տրամաբանական սխեմայի աշխատանքի համար նշված ալգորիթմների կատարման ճիշտությունը ստուգելու համար, ինչպես նաև սարքի ժամանակային դիագրամներ՝ առանց հատուկ ապարատային ներդրման և հաշվի առնելով տարրի բազայի առանձնահատկությունները: .

Դա արվում է տրամաբանական մոդելավորման մեթոդներով։ Տրամաբանական մոդելավորում ասելով նշանակում է ֆունկցիոնալ սխեմայի աշխատանքի համակարգչային մոդելավորում՝ «0» և «1» տրամաբանական արժեքների տեսքով ներկայացված տեղեկատվության շարժման իմաստով՝ շղթայի մուտքից մինչև դրա ելքը: Տրամաբանական սխեմայի աշխատանքի ստուգումը ներառում է և՛ սխեմայի կողմից իրականացվող տրամաբանական գործառույթների ստուգումը, և՛ ժամանակի ստուգումը (կրիտիկական ուղիների առկայություն, ձախողման ռիսկեր և ազդանշանների վեճ): Այս մակարդակի մոդելների օգնությամբ լուծվող հիմնական խնդիրներն են ֆունկցիոնալ և միացումների դիագրամներ, ախտորոշիչ թեստերի վերլուծություն։

Սխեմաների ձևավորումը սխեմաների, տեխնիկական բնութագրերի մշակման գործընթացն է՝ տեխնիկական առաջադրանքների պահանջներին համապատասխան: Նախագծված սարքերը կարող են լինել՝ անալոգային (գեներատորներ, ուժեղացուցիչներ, զտիչներ, մոդուլյատորներ և այլն), թվային (տարբեր տրամաբանական սխեմաներ), խառը (անալոգային-թվային):

Շղթայի նախագծման փուլում էլեկտրոնային սարքերը ներկայացված են շղթայի մակարդակով: Այս մակարդակի տարրերն են ակտիվ և պասիվ բաղադրիչները՝ ռեզիստոր, կոնդենսատոր, ինդուկտոր, տրանզիստորներ, դիոդներ և այլն։ Տիպիկ շղթայի բեկորը (դարպաս, ձգան և այլն) կարող է օգտագործվել նաև որպես շղթայի մակարդակի տարր: Նախագծված արտադրանքի էլեկտրոնային սխեման իրենից ներկայացնում է իդեալական բաղադրիչների համակցություն, որը ճշգրիտ արտացոլում է նախագծված արտադրանքի կառուցվածքը և տարրական կազմը: Ենթադրվում է, որ շղթայի իդեալական բաղադրիչները թույլ են տալիս մաթեմատիկական նկարագրություն տրված պարամետրերով և բնութագրերով: Էլեկտրոնային շղթայի բաղադրիչի մաթեմատիկական մոդելը ODE է փոփոխականների նկատմամբ՝ հոսանք և լարում: Սարքի մաթեմատիկական մոդելը ներկայացված է հանրահաշվական կամ դիֆերենցիալ հավասարումների մի շարքով, որոնք արտահայտում են շղթայի տարբեր բաղադրիչներում հոսանքների և լարումների միջև կապը: Տիպիկ շղթայի բեկորների մաթեմատիկական մոդելները կոչվում են մակրոմոդելներ:

Շղթայի նախագծման փուլը ներառում է նախագծման հետևյալ ընթացակարգերը.

կառուցվածքային սինթեզ - նախագծված սարքի համարժեք շղթայի կառուցում

ստատիկ բնութագրերի հաշվարկը ներառում է շղթայի ցանկացած հանգույցում հոսանքների և լարումների որոշում. ընթացիկ-լարման բնութագրերի վերլուծություն և դրանց վրա բաղադրիչի պարամետրերի ազդեցության ուսումնասիրություն։

Դինամիկ բնութագրերի հաշվարկը բաղկացած է սխեմայի ելքային պարամետրերի որոշումից՝ կախված ներքին և արտաքին պարամետրերի փոփոխությունից (մեկ տարբերակով վերլուծություն), ինչպես նաև գնահատելու զգայունությունը և տարածման աստիճանը՝ համեմատած անվանական արժեքների հետ։ ելքային պարամետրեր՝ կախված էլեկտրոնային սխեմայի մուտքային և արտաքին պարամետրերից (բազմաչափ վերլուծություն):

պարամետրային օպտիմալացում, որը որոշում է էլեկտրոնային սխեմայի ներքին պարամետրերի այնպիսի արժեքներ, որոնք օպտիմալացնում են ելքային պարամետրերը:

Տարբերակվում է վերևից վար (վերևից ներքև) և ներքևից վեր (ներքևից վեր) ձևավորման միջև: Վերևից ներքև նախագծման մեջ սարքի ներկայացման ավելի բարձր մակարդակներ օգտագործող քայլերն առաջինը կատարվում են, քան ցածր հիերարխիկ մակարդակներ օգտագործող քայլերը: Ներքևից վեր ձևավորման մեջ հաջորդականությունը հակադարձվում է:

Դիզայնի ծառին նայելիս կարելի է առանձնացնել դիզայնի երկու հայեցակարգ՝ ներքևից վեր ձևավորում (ներքևից վեր) և վերևից ներքև դիզայն (վերևից ներքև): Այստեղ «վերև» բառը վերաբերում է ծառի արմատին, իսկ «ներքև» բառը՝ տերևներին։ Վերևից ներքև դիզայնով աշխատանքը կարող է սկսվել արդեն այն ժամանակ, երբ մշակողն արդեն գիտի միայն արմատի գործառույթները, և նա (կամ նա) նախևառաջ արմատը բաժանում է հիմքում ընկած մակարդակի պարզունակության մի շարքի:

Դրանից հետո մշակողը սկսում է աշխատել հիմքում ընկած մակարդակի հետ և բաժանում է այս մակարդակի պարզունակները: Այս գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև այն հասնի նախագծի տերևային հանգույցներին: Վերևից ներքև դիզայնը բնութագրելու համար կարևոր է նշել, որ յուրաքանչյուր մակարդակի բաժանումը օպտիմիզացված է այս կամ այն ​​օբյեկտիվ չափանիշի համաձայն: Այստեղ բաժանումը կապված չէ «արդեն եղածի» շրջանակով։

«Ներքևից վեր ձևավորում» տերմինը այնքան էլ ճիշտ չէ այն առումով, որ նախագծման գործընթացը դեռ սկսվում է ծառի արմատի սահմանմամբ, բայց այս դեպքում բաժանումն իրականացվում է հաշվի առնելով, թե որ բաղադրիչներն են արդեն հասանելի և կարող են: օգտագործել որպես պարզունակ; այլ կերպ ասած, մշակողը, երբ բաժանվում է, պետք է ելնի այն բանից, թե որ բաղկացուցիչ մասերը կներկայացվեն տերևային հանգույցներում: Այս «ստորին» մասերը նախ նախագծվելու են։ Թվում է, թե վերևից ներքև դիզայնը ամենահարմար մոտեցումն է, բայց դրա թույլ կողմն այն է, որ ստացված բաղադրիչները «ստանդարտ» չեն, ինչը մեծացնում է նախագծի արժեքը: Հետևաբար, ներքևից վեր և վերևից ներքև նախագծման մեթոդների համադրությունը թվում է ամենառացիոնալը:

Կանխատեսվում է, որ էլեկտրոնային և համակարգչային դիզայնի ինժեներների ճնշող մեծամասնությունը կկիրառի վերևից վար մեթոդաբանություն: Նրանք, ըստ էության, կդառնան համակարգերի ինժեներներ՝ իրենց ժամանակի զգալի մասը ծախսելով վարքագծային արտադրանքի նախագծման վրա:

Ներկայումս էլեկտրոնային համակարգերի նախագծումն իրականացվում է ներքևից վեր մեթոդաբանության համաձայն, ընդ որում նախագծման գործընթացի առաջին փուլը սովորաբար կառուցվածքային մակարդակում սխեմայի նկարագրության մուտքագրումն է (ակնհայտորեն, IC և դիսկրետ բաղադրիչների մակարդակում): . Կառուցվածքը որոշելուց հետո այս սարքավորումը նկարագրելու համար այս կամ այն ​​լեզվով ներկայացվում է այս համակարգի վարքագծի նկարագրությունը, և իրականացվում է մոդուլյացիա: Այս դեպքում նախագծի էլեկտրոնային մասը կատարվում է ձեռքով, այսինքն՝ առանց նախագծման գործիքների օգտագործման։

Նախագծված համակարգերի բարդությունը հանգեցնում է նրան, որ մշակողները գործնականում կորցնում են նախագիծը ինտուիտիվ վերլուծելու ունակությունը, այսինքն՝ գնահատելու համակարգի նախագծման բնութագրերի որակը և բնութագրերը: Իսկ ճարտարապետական ​​մոդելների օգտագործմամբ համակարգի մակարդակով մոդելավորումը (որպես առաջին քայլ վերևից վար նախագծման գործընթացում) նման հնարավորություն է տալիս:

Վերևից վար նախագծման դեպքում վերը նկարագրված ներքևից վեր նախագծման երկու փուլերը կատարվում են հակառակ հերթականությամբ: Վերևից ներքև ձևավորումը կենտրոնանում է մշակվող համակարգի վարքագծային ներկայացման վրա, այլ ոչ թե դրա ֆիզիկական կամ կառուցվածքային ներկայացման վրա: Բնականաբար, վերևից վար նախագծման վերջնական արդյունքը նաև դիզայնի կառուցվածքային կամ սխեմատիկ ներկայացումն է:

Բանն այստեղ այն է, որ վերևից ներքև նախագծումը պահանջում է համակարգային ճարտարապետական ​​մոդելներ, մինչդեռ ներքևից վերև դիզայնը պահանջում է կառուցվածքային մոդելներ:

Առավելությունները (բոլոր CAD համակարգերի համար).

1) Վերևից վար նախագծման մեթոդոլոգիան զուգահեռ նախագծման նախապայման է՝ ապարատային և ծրագրային ենթահամակարգերի համակարգված զարգացում:

2) Վերևից վար նախագծման մեթոդի ներդրմանը նպաստում են տրամաբանական սինթեզի միջոցները. Այս գործիքներն ապահովում են տրամաբանական բանաձևերի փոխակերպումը տրամաբանական դարպասների մակարդակի ֆիզիկապես իրագործելի նկարագրությունների:

Դրանով իսկ.

հեշտացնում է ֆիզիկական իրականացումը

նախագծման ժամանակի արդյունավետ օգտագործում

տեխնոլոգիական ձևանմուշները արդյունավետ են օգտագործվում

Այնուամենայնիվ, բարդ նախագծերի համար, որոնց մասշտաբները արտահայտված են մի քանի հարյուր հազար տրամաբանական դարպասներով, ցանկալի է, որ կարողանանք գլոբալ օպտիմալացում կատարել համակարգի մակարդակով մոդելավորման և վերլուծության միջոցով:

3) Վերևից ներքև նախագծման մեթոդոլոգիան հիմնված է այն փաստի վրա, որ նախագծի ճշգրտումը ինքնաբերաբար ստեղծվում է նախնական ֆունկցիոնալ պահանջներին համապատասխան: Հենց ֆունկցիոնալ պահանջներն են բարդ համակարգերի նախագծման սկզբնական բաղադրիչը: Դրա շնորհիվ այս մոտեցումը նվազեցնում է անգործունակ համակարգի հավանականությունը: Շատ դեպքերում նախագծված համակարգի խափանումը պայմանավորված է ֆունկցիոնալ պահանջների և նախագծման բնութագրերի անհամապատասխանությամբ:

4) Վերևից ներքև դիզայնի մեկ այլ պոտենցիալ առավելությունն այն է, որ այն թույլ է տալիս մշակել արդյունավետ թեստեր դիզայնի ստուգման և վավերացման համար, ինչպես նաև արտադրված արտադրանքը վերահսկելու փորձարկման վեկտորներ:

5) Համակարգի մակարդակով մոդելավորման արդյունքները կարող են հիմք ծառայել նախագծի քանակական գնահատման համար արդեն նախագծման սկզբնական փուլերում: Հետագա փուլում նախագծման ստուգման և վավերացման համար պահանջվում է տրամաբանական դարպասի մակարդակի մոդելավորում: Դիզայնի միատարր միջավայրը թույլ կտա համեմատել մոդելավորման արդյունքները, որոնք ստացվել են նախագծման առաջին և հաջորդ փուլերում:

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Բարդ էլեկտրոնային համակարգերի նախագծման ավտոմատացման հայեցակարգը, խնդիրները և խնդիրները. CAD ապարատային և ծրագրային համալիրի կառուցվածքը: Բազմապրոցեսորային համակարգերի ներկայացման միկրոչիպի, ռեգիստրի, դարպասի և սիլիցիումի մակարդակների նկարագրություն:

վերացական, ավելացվել է 11/11/2010


Ձայնային հաճախականության հզորության ուժեղացուցիչի (UMZCH) մոդելավորում՝ դրա բնութագրերի համապատասխանությունը ստուգելու համար տեխնիկական պահանջներայս տեսակի սարքի համար: Շղթայի նախագծման փուլի հիմնական նախագծման ընթացակարգերի ուսումնասիրությունը:

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 07/07/2009 թ


ԲԷՑ-ի համակարգչային օգնությամբ նախագծման գործընթացի բնորոշ դիագրամ. ԲԷ նախագծման գործընթացում լուծված նախագծային առաջադրանքների դասակարգում. CAD կառուցվածքը, մաթեմատիկական ծրագրակազմը, լեզվական ծրագրակազմը: Երկխոսության լեզուներ, դրանց տեսակներն ու տեսակները:

վերացական, ավելացվել է 10.12.2008թ


Ալգորիթմական մեթոդները լայնորեն կիրառվում են ռադիո բաղադրիչների մաթեմատիկական մոդելների պարամետրերը չափելու և հաշվարկելու համար էլեկտրոնային սխեմաների համակարգչային նախագծման մեջ: Դրանց դիզայնի համար օգտագործվում են էլեկտրոնային համակարգիչներ։

դիսերտացիա, ավելացվել է 15.12.2008թ


Էլեկտրոնային սարքերի շղթայի մոդելավորման համակարգ. Կառավարման օբյեկտների մաթեմատիկական նկարագրություն; տեխնոլոգիական օբյեկտների պարամետրերի որոշում. ACS-ի որակի ցուցանիշների գնահատում. Գծայինի հաշվարկ շարունակական համակարգեր, դրանց կառուցվածքային օպտիմալացում։

դասախոսությունների դասընթաց, ավելացվել է 06.05.2013թ


Վերլուծություն արվեստի վիճակըհաղորդիչ ռադիոսարքերի նախագծում. Որոշումների աջակցման համակարգերի նկարագրությունը, դիզայնի ոլորտում նման համակարգերի կիրառման հեռանկարները: Ստացողի բարձր հաճախականության ուղու թողունակության հաշվարկ:

թեզ, ավելացվել է 30.12.2015թ


Էլեկտրոնային սարքերի նախագծման և մշակման հիմնական մեթոդները. Դրանց ստատիկ և դինամիկ պարամետրերի հաշվարկ: Գործնական օգտագործում MicroCap 8 շղթայի մոդելավորման փաթեթ՝ հաճախականության և ժամանակի տիրույթներում ուժեղացուցիչի մոդելավորման համար:

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 23.07.2013թ


Գործողության եղանակները, հեռուստատեսային տեսահսկման համակարգերի տեխնիկական միջոցների տեսակները, փուլերը և նախագծման ալգորիթմը: Մոնիտոր և ամենահայտնի ձայնագրող սարքեր ընտրելու տարբերակներ: Տեսախցիկների դասակարգում, ներքին և արտաքին տեղադրման առանձնահատկությունները:

վերացական, ավելացվել է 25.01.2009 թ


Ավտոմատ կառավարման համակարգերի տեխնիկական միջոցների համալիրի նախագծման սկզբունքները. Մասնագիտացված սարքերին ներկայացվող պահանջները և դրանց իրականացման ծախսերը: Սարքեր գրաֆիկական տեղեկատվության կոդավորման համար: Գրաֆիկական պլոտտերներ և ցուցատախտակներ:

վերացական, ավելացվել է 20.02.2011թ


Ռադիոէլեկտրոնային սարքավորումների նախագծման մեթոդներն ու փուլերը. Ծրագրավորման լեզվի դերը մեքենաների նախագծման ավտոմատ համակարգերում: REA-ի նախագծման ավտոմատացման խնդիրների լուծման համար օգտագործվող համակարգիչների համառոտ նկարագրությունը:

Դիզայնի որոշում - նախագծված օբյեկտի միջանկյալ նկարագրություն, որը ստացվել է այս կամ այն ​​հիերարխիկ մակարդակում, ընթացակարգի (համապատասխան մակարդակի) արդյունքում:

Նախագծման ընթացակարգը նախագծման գործընթացի անբաժանելի մասն է: Դիզայնի ընթացակարգերի օրինակներ են նախագծված սարքի ֆունկցիոնալ դիագրամի սինթեզը, մոդելավորումը, ստուգումը, տպագիր տպատախտակի վրա փոխկապակցման երթուղին և այլն:

Էլեկտրակայանի նախագծումը բաժանված է փուլերի. Փուլը նախագծման ընթացակարգերի որոշակի հաջորդականություն է: Նախագծման փուլերի ընդհանուր հաջորդականությունը հետևյալն է.

TK- ի կազմում;

նախագծի ներդրում;

ճարտարապետության ձևավորում;

ֆունկցիոնալ-տրամաբանական դիզայն;

շղթայի ձևավորում;

տոպոլոգիական ձևավորում;

նախատիպի արտադրություն;

սարքի բնութագրերի որոշում.

TOR-ի մշակում: Որոշվում են նախագծված արտադրանքին ներկայացվող պահանջները, դրա բնութագրերը, ձևավորվում են դիզայնի տեխնիկական առաջադրանքները:

Ծրագրի ներդրում. Նախագծման յուրաքանչյուր փուլ ունի իր մուտքային միջոցները, ավելին, շատ գործիքների համակարգեր ապահովում են նախագիծը նկարագրելու մեկից ավելի եղանակներ:

Արդյունավետ են ժամանակակից դիզայներական համակարգերի նախագծի նկարագրության բարձր մակարդակի գրաֆիկական և տեքստային խմբագրիչներ: Այս խմբագրիչները թույլ են տալիս դիզայներին նկարել մեծ համակարգի բլոկ-սխեմա, մոդելներ վերագրել առանձին բլոկներին և վերջիններս միացնել ավտոբուսների և ազդանշանային ուղիների միջոցով: Խմբագիրները, որպես կանոն, ավտոմատ կերպով կապում են բլոկների և կապերի տեքստային նկարագրությունները համապատասխան գրաֆիկական պատկերների հետ՝ այդպիսով ապահովելով համակարգի բարդ մոդելավորում։ Սա թույլ է տալիս համակարգերի ինժեներներին չփոխել իրենց սովորական աշխատաոճը. նրանք դեռ կարող են մտածել՝ ուրվագծելով իրենց նախագծի բլոկային դիագրամը կարծես թղթի վրա, մինչդեռ միևնույն ժամանակ համակարգի մասին ճշգրիտ տեղեկատվություն կմուտքագրվի և կուտակվի:

Տրամաբանական հավասարումները կամ շղթայի դիագրամները հաճախ շատ տեղին են օգտագործվում միջերեսի հիմնական տրամաբանությունը նկարագրելու համար:

Ճշմարտության աղյուսակները օգտակար են ապակոդավորիչների կամ այլ պարզ տրամաբանական բլոկների նկարագրության համար:

Սարքավորումների նկարագրության լեզուները, որոնք պարունակում են պետական ​​մեքենայի տիպի կառուցվածքներ, սովորաբար շատ ավելի արդյունավետ են ավելի բարդ տրամաբանական ֆունկցիոնալ բլոկներ ներկայացնելու համար, ինչպիսիք են կառավարման բլոկները:

Ճարտարապետական ​​ձևավորում. Ներկայացնում է ED-ի դիզայնը պրոցեսորի և հիշողության, հիշողության և KDPP-ի ազդանշանի փոխանցման մակարդակին: Այս փուլում որոշվում է սարքի ընդհանուր կազմը, որոշվում են դրա հիմնական ապարատային և ծրագրային բաղադրիչները:

Նրանք. Ճարտարապետական ​​որոշումների ճիշտությունը ստուգելու համար մի ամբողջ համակարգի նախագծումը՝ դրա բարձր մակարդակի ներկայացմամբ, սովորաբար արվում է այն դեպքերում, երբ սկզբունքորեն նոր համակարգ է մշակվում, և բոլոր ճարտարապետական ​​խնդիրները պետք է ուշադիր մշակվեն:

Շատ դեպքերում, ամբողջական համակարգի դիզայնը պահանջում է կառուցվածքում ներառել ոչ էլեկտրական բաղադրիչներ և էֆեկտներ, որպեսզի դրանք փորձարկվեն մեկ մոդելավորման փաթեթում:

Որպես այս մակարդակի տարրեր օգտագործվում են՝ պրոցեսոր, հիշողություն, կարգավորիչներ, անվադողեր։ Մոդելներ կառուցելիս և համակարգը մոդելավորելիս այստեղ օգտագործվում են գրաֆիկների տեսության մեթոդներ, բազմությունների տեսություն, Մարկովյան գործընթացների տեսություն, հերթերի տեսություն, ինչպես նաև համակարգի գործունեությունը նկարագրելու տրամաբանական և մաթեմատիկական միջոցներ:

Գործնականում նախատեսվում է կառուցել պարամետրացված համակարգի ճարտարապետություն և ընտրել դրա կազմաձևման օպտիմալ պարամետրերը: Հետեւաբար, համապատասխան մոդելները պետք է պարամետիզացվեն: Ճարտարապետական ​​մոդելի կազմաձևման պարամետրերը որոշում են, թե որ գործառույթներն են իրականացվելու ապարատային և որոնք՝ ծրագրային ապահովման մեջ: Սարքավորումների կազմաձևման որոշ տարբերակներ են.

Համակարգի ավտոբուսների թիվը, բիթերի խորությունը և թողունակությունը.

հիշողության հասանելիության ժամանակը;

քեշի չափը;

պրոցեսորների, նավահանգիստների, գրանցման բլոկների քանակը;

տվյալների փոխանցման բուֆերների հզորությունը:

Իսկ ծրագրաշարի կազմաձևման տարբերակները ներառում են, օրինակ.

ժամանակացույցի ընտրանքներ;

առաջադրանքների առաջնահերթություն;

«աղբահանության» ընդմիջում;

ծրագրի համար CPU-ի առավելագույն թույլատրելի միջակայքը.

հիշողության կառավարման ենթահամակարգի պարամետրերը (էջի չափը, հատվածի չափը, ինչպես նաև ֆայլերի բաշխումը սկավառակի հատվածներում.

Հաղորդակցման լրատվամիջոցների կազմաձևման պարամետրեր.

ժամանակի ընդմիջման արժեքը;

հատվածի չափը;

Սխալների հայտնաբերման և ուղղման արձանագրության պարամետրերը:

Բրինձ. մեկ

Համակարգի մակարդակի ինտերակտիվ ձևավորման մեջ համակարգային մակարդակի ֆունկցիոնալ բնութագրերը սկզբում ներկայացվում են տվյալների հոսքի դիագրամների տեսքով, և բաղադրիչների տեսակներն ընտրվում են տարբեր գործառույթներ իրականացնելու համար (նկ. 1): Այստեղ հիմնական խնդիրն է մշակել համակարգի ճարտարապետություն, որը կհամապատասխանի նշված ֆունկցիոնալ, արագության և ծախսերի պահանջներին: Ճարտարապետական ​​մակարդակի սխալները շատ ավելի թանկ են, քան ֆիզիկական իրականացման ընթացքում ընդունված որոշումները:

Ճարտարապետական ​​մոդելները կարևոր են և արտացոլում են համակարգի վարքագծի տրամաբանությունը և դրա ժամանակային առանձնահատկությունները, ինչը հնարավորություն է տալիս բացահայտել ֆունկցիոնալ խնդիրները: Նրանք ունեն չորս կարևոր հատկանիշ.

դրանք ճշգրիտ ներկայացնում են ապարատային և ծրագրային բաղադրիչների ֆունկցիոնալությունը՝ օգտագործելով բարձր մակարդակի տվյալների աբստրակցիաներ տվյալների հոսքերի տեսքով.

ճարտարապետական ​​մոդելները վերացական կերպով ներկայացնում են իրականացման տեխնոլոգիան ժամանակի պարամետրերի տեսքով: Հատուկ իրականացման տեխնոլոգիան որոշվում է այս պարամետրերի հատուկ արժեքներով.

ճարտարապետական ​​մոդելները պարունակում են դիագրամներ, որոնք թույլ են տալիս բազմաթիվ ֆունկցիոնալ բլոկների կիսել (կիսել) բաղադրիչները.

այս մոդելները պետք է լինեն պարամետրիզացվող, տպագրվող և վերօգտագործելի.

Համակարգի մակարդակով մոդելավորումը թույլ է տալիս ծրագրավորողին գնահատել համակարգի նախագծման այլընտրանքային տարբերակները՝ դրանց ֆունկցիոնալության, կատարողականի և արժեքի տեսանկյունից:

Վերևից վար նախագծման գործիքների համակարգ (ASIC Navigator, Compass Design Automation) ASIC-ների և համակարգերի համար:

Ինժեներներին դարպասի մակարդակով նախագծելուց ազատելու փորձ:

Տրամաբանական օգնական (տրամաբանական օգնական);

դիզայնի օգնական;

ASIC Synthesizez (ASIC սինթեզատոր);

Անոտացիա: Դասախոսությունը ներկայացնում է համակարգչային օժանդակ դիզայնի (CAD) հիմնական սահմանումները, նպատակը և սկզբունքները: Տրված են CAD-ի գործունեության էությունն ու սխեման: Ցուցադրված է CAD RES-ի տեղը այլ ավտոմատացված համակարգերի շարքում: Դիտարկվում են CAD-ի կառուցվածքը և տեսակները: Դասախոսության հիմնական նպատակն է ցույց տալ ԲԷ նախագծման գործընթացի էությունը, նախագծման հիմնական սկզբունքները։ Առանձնահատուկ ուշադրություն է դարձվում համակարգված մոտեցումԲԷՍ-ի նախագծման և արտադրության տեխնոլոգիայի նախագծմանը

4.1. Սահմանում, նպատակ, նպատակ

Ըստ սահմանման, CAD-ը կազմակերպչական և տեխնիկական համակարգ է, որը բաղկացած է նախագծման ավտոմատացման գործիքների մի շարքից և բաժինների մասնագետների թիմից: նախագծային կազմակերպություն, գործունեության արդյունք հանդիսացող օբյեկտի համակարգչային նախագծման կատարում նախագծային կազմակերպություն [ , ].

Այս սահմանումից հետևում է, որ CAD-ը ավտոմատացման գործիք չէ, այլ օբյեկտների նախագծման մեջ մարդկանց գործունեության համակարգ: Հետևաբար, դիզայնի ավտոմատացումը, որպես գիտական ​​և տեխնիկական դիսցիպլին, տարբերվում է նախագծման գործընթացներում համակարգիչների սովորական օգտագործումից նրանով, որ հաշվի է առնում համակարգի կառուցման խնդիրները, այլ ոչ թե անհատական ​​առաջադրանքների մի շարք: Այս կարգապահությունը մեթոդաբանական է նրանով, որ այն ընդհանրացնում է առանձնահատկությունները, որոնք ընդհանուր են տարբեր հատուկ ծրագրերի համար:

CAD-ի աշխատանքի իդեալական սխեման ներկայացված է նկ. 4.1.

Բրինձ. 4.1.

Այս սխեման իդեալական է ձևակերպումների լիարժեք համապատասխանության իմաստով, ըստ առկա ստանդարտների և իրականում գործող համակարգերի հետ անհամապատասխանության, որոնցում ամեն ինչից հեռու է. նախագծային աշխատանքիրականացվում են ավտոմատացման գործիքների միջոցով, և ոչ բոլոր դիզայներներն են օգտագործում այդ գործիքները:

Դիզայներները, ինչպես ենթադրում է սահմանումը, պատկանում են CAD-ին: Այս հայտարարությունը միանգամայն օրինական է, քանի որ CAD-ը ավտոմատացված, ոչ ավտոմատ նախագծման համակարգ է: Սա նշանակում է, որ նախագծային գործողությունների մի մասը կարող է և միշտ կատարվելու է մարդու կողմից: Միևնույն ժամանակ, ավելի առաջադեմ համակարգերում մարդու կատարած աշխատանքի մասնաբաժինը կլինի ավելի քիչ, բայց այդ աշխատանքների բովանդակությունը կլինի ավելի ստեղծագործական, իսկ մարդու դերը շատ դեպքերում՝ ավելի պատասխանատու։

CAD-ի սահմանումից հետևում է, որ դրա գործունեության նպատակը դիզայնն է: Ինչպես արդեն նշվեց, դիզայնը տեղեկատվության մշակման գործընթաց է, որն ի վերջո հանգեցնում է նախագծված օբյեկտի և դրա արտադրության մեթոդների ամբողջական ըմբռնմանը:

Ոչ ավտոմատացված դիզայնի պրակտիկայում նախագծված օբյեկտի և դրա արտադրության մեթոդների ամբողջական նկարագրությունը պարունակում է արտադրանքի դիզայն և տեխնիկական փաստաթղթեր. Համակարգչային նախագծման պայմանի համար դեռևս չօրինականացված անուններ վերջնական արտադրանքդիզայն, որը պարունակում է տվյալներ օբյեկտի և դրա ստեղծման տեխնոլոգիայի մասին: Գործնականում այն ​​դեռևս նշվում է որպես «նախագիծ»:

Դիզայնը մարդու կողմից իրականացվող ինտելեկտուալ աշխատանքի ամենաբարդ տեսակներից մեկն է։ Ավելին, բարդ օբյեկտների նախագծման գործընթացը մեկ մարդու ուժերից վեր է և իրականացվում է ստեղծագործական թիմի կողմից։ Սա, իր հերթին, դարձնում է նախագծման գործընթացն էլ ավելի բարդ և դժվար է պաշտոնականացնել: Նման գործընթացն ավտոմատացնելու համար անհրաժեշտ է հստակ իմանալ, թե դա ինչ է իրականում և ինչպես է այն իրականացվում մշակողների կողմից։ Փորձը ցույց է տալիս, որ նախագծման գործընթացների ուսումնասիրությունը և դրանց պաշտոնականացումը տրվել է մասնագետներին մեծ դժվարությամբ, հետևաբար նախագծման ավտոմատացումն իրականացվել է ամենուր փուլ առ փուլ՝ հետևողականորեն ընդգրկելով բոլոր նորերը։ ծրագրի գործառնություններ. Ըստ այդմ, աստիճանաբար ստեղծվեցին նոր համակարգեր և բարելավվեցին հին համակարգերը։ Որքան շատ մասերի է բաժանվում համակարգը, այնքան ավելի դժվար է յուրաքանչյուր մասի նախնական տվյալները ճիշտ ձևակերպելը, բայց ավելի հեշտ է օպտիմալացնելը:

Դիզայնի ավտոմատացման օբյեկտմարդու աշխատանքն է, գործողությունները, որոնք նա կատարում է նախագծման գործընթացում։ Եվ այն, ինչ նրանք նախագծում են, կոչվում է դիզայնի օբյեկտ.

Մարդը կարող է նախագծել տուն, մեքենա, տեխնոլոգիական գործընթաց, արդյունաբերական արտադրանք. Նույն օբյեկտները նախատեսված են CAD նախագծման համար: Միևնույն ժամանակ, CAD արտադրանքները առանձնացված են (CAD I) և CAD տեխնոլոգիական գործընթացներ (CAD TP):

հետևաբար, դիզայնի օբյեկտներչեն նախագծման ավտոմատացման օբյեկտներ. IN արդյունաբերական պրակտիկա դիզայնի ավտոմատացման օբյեկտարտադրանքը մշակող դիզայներների գործողությունների ամբողջությունն է կամ տեխնոլոգիական գործընթաց, կամ երկուսն էլ, և մշակման արդյունքների կազմումը նախագծային, տեխնոլոգիական և գործառնական փաստաթղթերի տեսքով:

Դիզայնի ամբողջ գործընթացը փուլերի և գործողությունների բաժանելով՝ կարող եք դրանք նկարագրել՝ օգտագործելով որոշակի մաթեմատիկական մեթոդներ և որոշել դրանց ավտոմատացման գործիքները: Այնուհետեւ անհրաժեշտ է դիտարկել ընտրվածը ծրագրի գործառնություններԵվ ավտոմատացման գործիքներբարդության մեջ և գտնել դրանք միացնելու ուղիներ միասնական համակարգսահմանված նպատակներին համապատասխան։

Բարդ օբյեկտ նախագծելիս՝ բազմազան ծրագրի գործառնություններբազմիցս կրկնվում են. Դա պայմանավորված է նրանով, որ դիզայնը բնականաբար զարգացող գործընթաց է: Այն սկսվում է նախագծված օբյեկտի ընդհանուր հայեցակարգի մշակմամբ, դրա հիման վրա. նախագիծ դիզայն. Հետագա մոտավոր լուծումներ (գնահատումներ) նախագիծ դիզայննշված է նախագծման բոլոր հետագա փուլերում: Ընդհանուր առմամբ, նման գործընթացը կարող է ներկայացվել որպես պարույր: Պարույրի ներքևի շրջադարձում պատկերված է նախագծված օբյեկտի կոնցեպտը, վերևում՝ նախագծված օբյեկտի վերջնական տվյալները: Պարույրի յուրաքանչյուր պտույտում, տեղեկատվության մշակման տեխնոլոգիայի տեսանկյունից, կատարվում են նույնական գործողություններ, բայց աճող ծավալով։ Հետեւաբար, գործիքային ավտոմատացման գործիքներկրկնվող գործողությունները կարող են նույնը լինել:

Գործնականում շատ դժվար է լուծել ամբողջ նախագծման գործընթացի պաշտոնականացման խնդիրը, բայց եթե նախագծման գործողությունների գոնե մի մասը ավտոմատացված է, դա դեռ կարդարացնի իրեն, քանի որ թույլ կտա հետագա զարգացում ստեղծել ստեղծված CAD-ի հիման վրա. ավելի առաջադեմ տեխնիկական լուծումներ և ավելի քիչ ռեսուրսներ:

Ընդհանուր առմամբ, արտադրանքի նախագծման և արտադրության տեխնոլոգիայի բոլոր փուլերի համար կարելի է առանձնացնել տեղեկատվության մշակման բնորոշ գործառնությունների հետևյալ հիմնական տեսակները.

• անհրաժեշտ տեղեկատվության տարբեր աղբյուրներից որոնում և ընտրություն.
• ընտրված տեղեկատվության վերլուծություն;
• հաշվարկների կատարում;
• նախագծային որոշումների կայացում;
• նախագծային լուծումների գրանցում հետագա օգտագործման համար հարմար ձևով (նախագծման հետագա փուլերում, արտադրանքի արտադրության կամ շահագործման ընթացքում):

Թվարկված տեղեկատվության մշակման և տեղեկատվության կառավարման գործընթացների ավտոմատացում նախագծման բոլոր փուլերում ժամանակակից CAD-ի գործունեության էությունը.

Որո՞նք են համակարգչային նախագծման համակարգերի հիմնական առանձնահատկությունները և դրանց հիմնարար տարբերությունները «առաջադրանքի» ավտոմատացման մեթոդներից:

Առաջին բնորոշ հատկանիշհնարավորություն է ինտեգրվածընդհանուր նախագծային խնդրի լուծում, որոշակի առաջադրանքների միջև սերտ կապի հաստատում, այսինքն՝ տեղեկատվության ինտենսիվ փոխանակման հնարավորություն և ոչ միայն անհատական ​​ընթացակարգերի, այլև նախագծման փուլերի փոխազդեցություն: Օրինակ, նախագծման տեխնիկական (նախագծային) փուլի հետ կապված, CAD RES-ը թույլ է տալիս սերտ հարաբերություններում լուծել դասավորության, տեղադրման և երթուղու խնդիրները, որոնք պետք է ներառվեն համակարգի ապարատային և ծրագրային ապահովման մեջ:

Ինչ վերաբերում է ավելի բարձր մակարդակի համակարգերին, ապա կարելի է խոսել փակի ստեղծման մասին տեղեկատվական հաղորդակցություննախագծման սխեմաների և տեխնիկական փուլերի միջև: Նման համակարգերը հնարավորություն են տալիս ստեղծել էլեկտրոնային միջոցներ, որոնք ավելի արդյունավետ են ֆունկցիոնալ, նախագծային և տեխնոլոգիական պահանջների ամբողջության տեսանկյունից:

Երկրորդ տարբերությունը CAD RES-ի միջև է ինտերակտիվ ռեժիմդիզայն, որը շարունակական գործընթաց երկխոսություն«մարդ-մեքենա». Անկախ նրանից, թե որքան բարդ և բարդ ձևավորման ձևավորման մեթոդներ, որքան էլ հաշվողական գործիքների հզորությունը, անհնար է բարդ սարքավորումներ ստեղծել առանց մարդու ստեղծագործական մասնակցության: Դիզայնի ավտոմատացման համակարգերն իրենց նախագծով չպետք է փոխարինեն դիզայներին, այլ գործեն որպես նրա ստեղծագործական գործունեության հզոր գործիք։

CAD RES-ի երրորդ առանձնահատկությունը հնարավորությունն է սիմուլյացիոն մոդելավորումէլեկտրոնային համակարգեր իրականին մոտ աշխատանքային պայմաններում։ Մոդելավորում հնարավորություն է տալիս կանխատեսել նախագծված օբյեկտի արձագանքը մի շարք խանգարումների, թույլ է տալիս դիզայներին «տեսնել» իր աշխատանքի պտուղները գործողության մեջ՝ առանց նախատիպերի: Այս CAD հատկանիշի արժեքը կայանում է նրանում, որ շատ դեպքերում չափազանց դժվար է համակարգ ձևակերպելը արդյունավետության չափանիշ RES. Արդյունավետությունը կապված է տարբեր բնույթի մեծ թվով պահանջների հետ և կախված է մեծ թվով ԲԷՍ պարամետրերից և արտաքին գործոններից: Ուստի բարդ նախագծային խնդիրներում գրեթե անհնար է ֆորմալացնել օպտիմալ լուծում գտնելու ընթացակարգը՝ ըստ բարդ արդյունավետության չափանիշի: Մոդելավորումթույլ է տալիս փորձարկել տարբեր տարբերակներորոշումներ կայացնել և ընտրել լավագույնը, և դա անել արագ և հաշվի առնել բոլոր տեսակի գործոններն ու խանգարումները:

Չորրորդ հատկանիշը ծրագրային ապահովման զգալի բարդությունն է և տեղեկատվական աջակցությունդիզայն. Խոսքը ոչ միայն քանակական, ծավալային աճի, այլև գաղափարական բարդության մասին է, որը կապված է դիզայների և համակարգչի միջև հաղորդակցության լեզուների, մշակված տվյալների բանկերի, տեղեկատվության փոխանակման ծրագրերի ստեղծման անհրաժեշտության հետ։ բաղկացուցիչ մասերհամակարգեր, նախագծային ծրագրեր։ Նախագծման արդյունքում ստեղծվում են նոր, ավելի առաջադեմ ԲԷՍ, որոնք իրենց անալոգներից և նախատիպերից տարբերվում են ավելի բարձր արդյունավետությամբ՝ շնորհիվ նոր ֆիզիկական երևույթների և շահագործման սկզբունքների, ավելի առաջադեմ տարրերի բազայի և կառուցվածքի, բարելավված դիզայնի և առաջադեմ ձևավորման: տեխնոլոգիական գործընթացներ.

4.2. Շինարարության և տեխնոլոգիայի համար համակարգչային նախագծման համակարգերի ստեղծման սկզբունքները

CAD համակարգ ստեղծելիս նրանք առաջնորդվում են համակարգային հետևյալ սկզբունքներով.

1. Սկզբունք ներառումըայն է, որ CAD-ի ստեղծման, շահագործման և զարգացման պահանջները որոշվում են ավելի բարդ համակարգով, որը ներառում է CAD-ը որպես ենթահամակարգ: Այդպիսին բարդ համակարգդա կարող է լինել, օրինակ, ASNI - CAD - ձեռնարկության գործընթացների կառավարման համակարգեր, արդյունաբերության CAD և այլն:
2. Սկզբունք համակարգի միասնություննախատեսում է CAD-ի ամբողջականության ապահովում՝ նրա ենթահամակարգերի և CAD կառավարման ենթահամակարգի միջև կապի միջոցով:
3. Սկզբունք բարդությունպահանջում է առանձին տարրերի և ամբողջ օբյեկտի նախագծման համահունչությունը դիզայնի բոլոր փուլերում:
4. Սկզբունք տեղեկատվական միասնությունորոշում է տեղեկատվության հետևողականությունառանձին ենթահամակարգեր և CAD բաղադրիչներ: Սա նշանակում է, որ CAD բաղադրիչի ծրագրային ապահովումը պետք է օգտագործի ընդհանուր տերմիններ, խորհրդանիշներ, կոնվենցիաներ, տիրույթին հատուկ ծրագրավորման լեզուներ և տեղեկատվության ներկայացման եղանակներ, որոնք սովորաբար սահմանվում են համապատասխան կողմից: նորմատիվ փաստաթղթեր. Տեղեկատվության միասնության սկզբունքը նախատեսում է, մասնավորապես, տվյալների բանկերում տարբեր օբյեկտների նախագծման մեջ բազմիցս օգտագործվող բոլոր ֆայլերի տեղադրումը: Տեղեկատվական միասնության շնորհիվ CAD-ում մեկ խնդրի լուծման արդյունքները՝ առանց ստացված տվյալների զանգվածների վերադասավորման կամ մշակման, կարող են օգտագործվել որպես նախնական տեղեկատվություն նախագծման այլ խնդիրների համար։
5. Սկզբունք համատեղելիությունայն է, որ լեզուներ, ծածկագրեր, տեղեկատվություն և բնութագրերըենթահամակարգերի և CAD բաղադրիչների միջև կառուցվածքային կապերը պետք է համակարգված լինեն այնպես, որ ապահովվի բոլոր ենթահամակարգերի համատեղ գործունեությունը և պահպանվի բաց կառուցվածք CAD ընդհանուր առմամբ. Այսպիսով, CAD-ում որևէ նոր ապարատային կամ ծրագրային ապահովման ներդրումը չպետք է հանգեցնի արդեն գործարկվող գործիքների որևէ փոփոխության:
6. Սկզբունք անփոփոխություննախատեսում է, որ CAD ենթահամակարգերը և բաղադրիչները, հնարավորության դեպքում, պետք է լինեն ունիվերսալ կամ բնորոշ, այսինքն՝ անփոփոխ նախագծված օբյեկտներին և ոլորտի առանձնահատկություններին: Բոլոր CAD բաղադրիչների համար դա, իհարկե, անհնար է: Այնուամենայնիվ, շատ բաղադրիչներ, ինչպիսիք են օպտիմալացման ծրագրերը, տվյալների զանգվածների մշակումը և այլն, կարող են նույնը պատրաստել տարբեր տեխնիկական օբյեկտների համար:

Նախագծման արդյունքում ստեղծվում են նոր, ավելի կատարելագործված ԲԷՍ, որոնք իրենց անալոգներից և նախատիպերից տարբերվում են ավելի բարձր արդյունավետությամբ՝ նոր ֆիզիկական երևույթների և սկզբունքների կիրառմամբ։