doma » Izračuni » Sistemi za računalniško podprto načrtovanje (CAD) RES. Moskovska državna univerza za tiskarsko umetnost Sestavni deli procesa oblikovanja

Sistemi za računalniško podprto načrtovanje (CAD) RES. Moskovska državna univerza za tiskarsko umetnost Sestavni deli procesa oblikovanja

Avtomatizirano načrtovanje se imenuje, ki ga izvaja oseba v interakciji z računalnikom. Stopnja avtomatizacije je lahko različna in je ocenjena z deležem projektiranja, opravljenega na računalniku brez človekovega posredovanja. Če je = 0, se načrt imenuje neavtomatiziran, če = 1 - avtomatski.

Sistem za računalniško podprto načrtovanje je organizacijski in tehnični sistem, sestavljen iz niza orodij za avtomatizacijo oblikovanja, ki sodelujejo z oddelki. projektantska organizacija in izvajanje računalniško podprtega oblikovanja.

Razvoj kompleksnih orodij za avtomatizacijo projektiranja elektronski sistemi zasleduje naslednje cilje:

zmanjšanje rokov in stroškov razvoja in implementacije izdelkov;

zmanjšanje števila napak pri načrtovanju;

zagotavljanje možnosti spreminjanja oblikovnih rešitev in skrajšanje časa za preverjanje in testiranje izdelkov.

Naloge, ki se rešujejo v različnih fazah načrtovanja, lahko na splošno razdelimo v tri skupine: sinteza in analiza. Naloga analize je preučiti obnašanje in lastnosti sistema za dane značilnosti zunanjega okolja, njegove komponente in strukturo sistema (ali njegovega modela). Po splošni teoriji sistemov je sinteza proces generiranja funkcij in struktur, ki so nujne in zadostne za pridobitev določenih rezultatov. Z identifikacijo funkcij, ki jih izvaja sistem, določijo nek sistem, o katerem je znano le, kaj bo počel.

V zvezi s tem se faza sinteze funkcij imenuje abstraktna sinteza. Obstajajo tudi stopnje strukturne in parametrične sinteze. V strukturni sintezi se določi struktura predmeta - niz njegovih sestavnih elementov in načinov njihove povezave med seboj (kot del predmeta in z zunanje okolje). Parametrična sinteza sestoji iz določanja številčnih vrednosti parametrov elementov v danih strukturnih in delovnih pogojih (tj. v prostoru notranjih parametrov je treba najti točko ali območje, v katerem so izpolnjeni določeni pogoji).

Razvoj CAD je velik znanstveni in tehnični problem. Kljub velikim stroškom dela (50-200 usposobljenih strokovnjakov) je ustvarjanje integriranega ARPA na različnih področjih tehnologije nuja, ki jo povzroča naraščajoča kompleksnost projektnih objektov. Glede na zgoraj navedeno je mogoče oblikovati glavne zahteve, ki jih mora izpolnjevati CAD:

1. Imeti univerzalno strukturo, ki izvaja načela razgradnje in hierarhije (blokovno-hierarhični pristop). Poleg tega morajo biti sistemi oblikovanja različnih stopenj hierarhije informacijsko usklajeni. Informacijska skladnost pomeni, da je za zaporedne postopke načrtovanja izhod enega od njih lahko vhod v drugega in transformacije niso potrebne.

2. Imeti visoko stopnjo integracije. Stopnja integracije mora biti taka, da zagotavlja izvedbo celotne oblikovalske poti: od ideje do izvedbe projekta. Pomembno vlogo pri zagotavljanju integracije oblikovalskih orodij imajo tako imenovane infrastrukture (okvirji), CAD, ki zagotavljajo tako integracijo različnih projektantskih orodij in podatkov kot tudi izvajanje krmilnih funkcij z uporabo enotnega uporabniškega vmesnika.

3. Oblikovanje v realnem času. Zmanjšanje časa, potrebnega za interakcijo CAD z uporabnikom, je zagotovljeno z razpoložljivostjo operativnih tehničnih sredstev za interakcijo razvijalca s sistemom, učinkovitostjo postopkov načrtovanja itd.

4. Struktura CAD mora biti odprta, t.j. imajo lastnost priročnosti razširitve podsistemov, ko se izboljšajo.

5. Imeti kontrole za vhodne in izhodne informacije.

6. Imeti sredstva za samodejno spreminjanje projekta.

2. Struktura kompleksa strojne in programske opreme CAD

Vso strojno in programsko opremo, ki sestavljata osnovno programsko opremo CAD, lahko razvrstimo glede na njihove funkcije:

matematična programska oprema (MO);

jezikovna podpora (LO);

programska oprema (programska oprema);

tehnična podpora (TO);

informacijska podpora (IS);

organizacijska podpora (OO);

ML vključuje: teorijo, metode, matematične modele, algoritme, ki se uporabljajo pri računalniško podprtem načrtovanju.

LO predstavlja niz jezikov, ki se uporabljajo pri računalniško podprtem oblikovanju. Glavni del LO so jeziki komunikacije med osebo in računalnikom.

Programska oprema je niz strojnih programov in povezane dokumentacije. Razdeljen je na sistemsko in uporabno. Pogoste komponente sistemske programske opreme so na primer operacijski sistemi, prevajalniki in podobno. Ta programska orodja so zasnovana za organizacijo delovanja tehničnih sredstev, t.j. za načrtovanje in vodenje računalniškega procesa.

Aplikacijska programska oprema je ustvarjena za potrebe CAD. Običajno je predstavljen v obliki aplikacijskih programskih paketov (APP), od katerih vsak služi določeni stopnji procesa načrtovanja.

Komponente TO so sklop med seboj povezanih in medsebojno delujočih tehničnih sredstev (na primer računalniki, sredstva za prenos, vnos, prikaz in dokumentiranje podatkov), namenjenih računalniško podprtemu načrtovanju.

IO integrira podatke, potrebne za računalniško podprto načrtovanje. Predstavljeni so lahko v obliki določenih dokumentov na različnih medijih, ki vsebujejo referenčne informacije o parametrih projektnega objekta, vmesnih rezultatih itd.

Glavni del IO CAD je podatkovna banka (BND), ki je nabor orodij za centralizirano zbiranje in kolektivno uporabo podatkov v CAD. BND je sestavljen iz baze podatkov (DB) in sistema za upravljanje baz podatkov (DBMS). DB - sami podatki, ki se nahajajo v pomnilniku računalnika in strukturirani v skladu s pravili, sprejetimi v tem BND. DBMS - niz programskih orodij, ki zagotavljajo delovanje BND. S pomočjo DBMS se podatki zapisujejo v BND, izbirajo se na zahtevo uporabnika in aplikacijskih programov itd.

Proces računalniško podprtega načrtovanja je zaporedna interakcija velikega števila programskih modulov. Interakcija modulov se kaže predvsem v krmilnih povezavah (urejeni prehodi od izvajanja enega programskega modula do izvajanja drugega) in informacijah (uporaba istih podatkov v različnih modulih) (glej sliki 1 in 2).

Pri načrtovanju kompleksnih sistemov je pomemben prav problem informacijske koordinacije različnih programskih modulov. Obstajajo trije glavni načini za implementacijo informacijskih povezav:

s posredovanjem parametrov iz klicnega programa v klicani program;

čez splošna področja(območja izmenjave) medsebojno delujočih modulov;

preko podatkovne banke.

Izvedba informacijskih povezav s prenosom parametrov pomeni, da se prenašajo bodisi parametri bodisi njihovi naslovi. Uporablja se z relativno majhno količino prenesenih podatkov in njihovo preprosto strukturo.

Pri izvajanju informacijskih povezav skozi območje izmenjave mora vsak modul pošiljati podatke v območje izmenjave in jih predstaviti v obliki, ki je sprejemljiva z vidika zahtev katerega koli od ostalih modulov. Ker se lahko izkaže, da so zahteve za podatkovno strukturo posameznega modula - porabnika podatkov različne, je način komunikacije preko izmenjevalnih con relativno enostaven za izvedbo le z majhnim in stabilnim številom informacijskih povezav. Velja za programske module znotraj določenega PPP.

Če je mogoče iste module vključiti v različne postopke načrtovanja, sodelovati z več moduli, potem je priporočljivo poenotiti sredstva izmenjave informacij. Takšno poenotenje se izvaja s pomočjo koncepta BND. Glavna značilnost informacij, shranjenih v BND, je njihovo strukturiranje. Glavne prednosti izmenjava informacij BND so naslednji:

Odstranjene so omejitve glede števila servisiranih postopkov oblikovanja;

Možno je razvijati in spreminjati programski sistem;

Možno je spremeniti posodobitev tehničnih sredstev za shranjevanje podatkov brez spreminjanja RFP;

Celovitost podatkov je zagotovljena.

Vendar ima implementacija informacijskih povezav preko baze podatkov svoje pomanjkljivosti, ki so povezane predvsem s precejšnjim časom, porabljenim za iskanje podatkov v bazi podatkov.

riž. 1. Graf, ki odraža kontrolne povezave.

riž. 2. Graf, ki odraža povezave po informacijah.

riž. 3. Izvedba informacijskih povezav preko DBMS.

3 . Sestava elektronskih sistemov CAD

Sodobni CAD je kompleksen sistem programske in strojne opreme, ki se v znanstveni in tehnični literaturi imenuje "delovna postaja" (PC).

riž. 3. Struktura delovne postaje za načrtovanje elektronskih sistemov.

riž. 4. Struktura programske opreme CAD.

4 . Hierarhične ravni predstavljanja elektronskih naprav

Glavna metoda načrtovanja z uporabo CAD je blokovsko-hierarhična metoda ali metoda razgradnje kompleksnega objekta na podsisteme (bloke, vozlišča, komponente). V tem primeru je opis kompleksnega sistema razdeljen na hierarhične ravni (ravni abstrakcije) glede na stopnjo podrobnosti pri odražanju lastnosti sistema. Vsaka raven predstavitve projekta ima svoj koncept sistema, podsistema, elementa sistema, zakonitosti delovanja elementov sistema kot celote in zunanjih vplivov.

Ti koncepti opredeljujejo eno ali drugo raven hierarhije predstavitve naprav. Podsistem je del sistema, ki je kombinacija nekaterih njegovih elementov, opredeljenih glede na določeno funkcionalno lastnost, in je po svojem namenu delovanja podrejen enemu samemu cilju delovanja celotnega sistema. Pod elementom sistema se razume njegov del, ki opravlja določeno funkcijo (funkcije) in ni predmet razgradnje na dani ravni obravnave. Nedeljivost elementa je pojem, vendar ne fizična lastnina ta element. Z uporabo koncepta elementa si oblikovalec pridržuje pravico do prehoda na drugo raven na podlagi dela ali z združevanjem več elementov v enega.

Na zgornji hierarhični ravni se celoten kompleksni objekt obravnava kot niz medsebojno delujočih podsistemov. Na naslednji hierarhični ravni se podsistemi obravnavajo ločeno kot sistemi, sestavljeni iz nekaterih sestavnih delov (elementov) in imajo več podrobnosti o opisu. Ta hierarhična raven je raven podsistemov. Število stopenj hierarhije je vedno omejeno. Za nivoje je značilno, da je nabor vrst elementov, iz katerih je mogoče sestaviti oblikovalski podsistem, omejen. Takšen niz se imenuje nivojska osnova.

Metoda razgradnje povzroča resne težave pri ustvarjanju CAD:

določitev stopenj hierarhije in podlag zanje;

razvoj programske opreme;

preslikava iz ene baze v drugo itd.

Metoda hierarhične predstavitve oblikovanega objekta, ki jo uporabljajo razvijalci elektronska vezja in sistemov, lahko temelji na dveh metodah reprezentacije (opisa) elementov: strukturni in vedenjski.

Strukturna metoda predvideva opis elementa sistema kot niza medsebojno povezanih elementov nižjega nivoja, s čimer se določi osnova tega nivoja. Strukturna oblika projektne hierarhije pomeni proces dekompozicije ali cepitve projekta tako, da se na kateri koli ravni, ki je izbrana za modeliranje, sistemski model zgradi kot niz medsebojno povezanih elementov, opredeljenih za to raven. Tu se takoj pojavi vprašanje: kako so ti elementi opredeljeni? Najpogosteje se oblikujejo z elementi naslednje, nižje ravni. Tako, kot je prikazano na sl. 5 lahko projekt predstavimo v obliki drevesa in različnih ravneh hierarhije abstrakcij ustrezajo njihovim nivojem tega drevesa. Na ravni drevesnega lista je definirano obnašanje elementov projekta najnižje ravni. Vedenjski način omogoča opis elementa sistema v smislu vhodno/izhodnih odvisnosti z uporabo določenega postopka. Poleg tega je ta opis določen z lastnim postopkom in ni opisan z drugimi elementi. Zato se vedenjski model uporablja za opis elementov na ravni listov drevesa projekta. Ker lahko vedenjski model projekta obstaja na kateri koli ravni, imajo lahko različni deli projekta vedenjske opise na različnih ravneh.

riž. 5. Projekt je predstavljen kot polno (a) in nepopolno (b) drevo.

Na sl. 5(a) prikazuje "polno" projektno drevo, kjer je celoten opis obnašanja oblikovan na isti ravni. Slika 5(b) prikazuje projekt v obliki nepopolnega drevesa, kjer se vedenjski opisi nanašajo na različne ravni. Ta situacija nastane, ker je pogosto zaželeno, da razvijalec zgradi in analizira odnose med komponentami sistema, še preden je načrtovanje končano. Tako ni treba imeti specifikacij vseh komponent sistema, na primer na ravni logičnih vrat, da bi lahko nadzirali projekt kot celoto brez napak. Takšen nadzor se izvaja z večstopenjskim modeliranjem, to je modeliranjem, pri katerem vedenjski opisi sestavnih modelov pripadajo različnim nivojem hierarhije. Pomembna dodatna prednost tega pristopa je, da izboljšuje učinkovitost modeliranja.

Z vidika oblikovalca strojne opreme obstaja šest glavnih stopenj hierarhije, prikazanih na sl. 6.

riž. 6. Hierarhične ravni predstavljanja elektronskih sistemov.

To so sistem, mikrovezje (ali IC), register, vrata, vezje in topološke ravni. Slika prikazuje, da ima hierarhija ravni predstavitve obliko okrnjene piramide. Širitev piramide navzdol kaže povečanje stopnje podrobnosti, t.j. število elementov, ki jih je treba upoštevati pri opisu naprave, ki se načrtuje na tej ravni.

V tabeli. 1 so prikazane značilnosti nivojev - prikazani so elementi strukture in vedenjska predstavitev za vsako raven.

Tabela 1. Hierarhija modelov

Raven	Strukturni primitivi	Formalni aparat za vedenjsko reprezentacijo
Sistemski	CPE, stikala, kanali, vodila, naprave za shranjevanje itd.	Sistemska analiza, teorija iger, teorija čakalnih vrst itd.
mikrovezje	Mikroprocesorji, RAM, ROM, UART itd.	Vhodno-izhodne odvisnosti, GSA
Registriraj se	Registri, ALU, števci, multipleksorji, dekoderji	Teorija digitalnih avtomatov, tabele resnic, GSA
ventil	Logična vrata, natikači	Algebra logike, sistemi logičnih enačb
vezje	Tranzistorji, diode, upori, kondenzatorji	Teorija električnih vezij, sistemi linearnih, nelinearnih, diferencialnih enačb
Silicič	geometrijski predmeti	št

Pravzaprav nižja raven, silicij, geometrijske oblike se uporabljajo kot osnovne primitive, ki predstavljajo področja difuzije, polisilicija in metalizacije na površini silicijevega kristala. Povezava teh oblik tako rekoč posnema postopek izdelave kristala z vidika razvijalca. Tu je reprezentacija zgolj strukturna (ne vedenjska).

Na naslednji višji ravni, nivoju vezja, se oblikovna predstavitev oblikuje s pomočjo povezav tradicionalnih aktivnih in pasivnih elementov električnega vezja: uporov, kondenzatorjev ter bipolarnih in MOS tranzistorjev. Povezava teh komponent se uporablja za modeliranje obnašanja električnega tokokroga, izraženega v razmerjih med napetostmi in tokovi.Za opis obnašanja na tej ravni lahko uporabimo diferencialne enačbe.

Tretja raven, raven logičnih vrat, tradicionalno igra glavno vlogo pri oblikovanju digitalnih vezij in sistemov. Tukaj se uporabljajo osnovni elementi, kot logična vrata IN, ALI in NE ter različne vrste natikačev. Povezava teh primitivov omogoča obdelavo kombinacijskih in zaporednih logičnih vezij. Formalni aparat za opis obnašanja na tej ravni je Boolova algebra.

Nad nivojem vrat v hierarhiji je raven registra. Tu so osnovni elementi komponente, kot so registri, števci, multiplekserji in aritmetično logične enote (ALU). Vedenjska predstavitev načrta na ravni registra je možna z uporabo tabel resnic, tabel stanja in jezikov za prenos registrov.

Nad nivojem registra je nivo čipa (ali IC). Na ravni čipa kot elementi delujejo komponente, kot so mikroprocesorji, glavne pomnilniške naprave, serijska in vzporedna vrata ter prekinitveni krmilniki. Čeprav so meje čipov tudi meje modela značilnosti, so možne tudi druge situacije. Tako je nabor čipov, ki skupaj tvorijo eno funkcionalna naprava, lahko predstavimo kot en sam element. Ilustrativen primer je modeliranje bit-modularnega procesorja. Možna je tudi alternativna možnost - ko elementi predstavljajo ločene odseke enega mikrovezja, na primer v fazi analize nalog in razgradnje. Glavna značilnost pri tem je, da element predstavlja velik blok logike, kjer je za dolge in pogosto konvergentne poti obdelave podatkov treba predstaviti odvisnosti izhodov od vhodov. Tako kot v primeru elementov nižjih nivojev tudi elementi nivoja čipa niso zgrajeni hierarhično iz enostavnejših primitivov, temveč so enojni modelni objekti. Torej, če morate modelirati serijska V/I vrata (univerzalni asinhroni oddajnik, UART), ustrezen model ni zgrajen s preprostejšim povezovanjem funkcionalni modeli bloki, kot so registri in števci, kjer sam UART postane osnovni model. Modeli te vrste so pomembni za proizvajalce originalne opreme, ki kupujejo čipe od drugih proizvajalcev, vendar ne poznajo strukture plasti njihovih notranjih logičnih vrat, saj je to običajno skrivnost podjetja. Opis obnašanja modela ravni mikročipa je zgrajen na podlagi vhodno-izhodne odvisnosti vsakega specifičnega algoritma IS, ki ga ta IS izvaja. Najvišja raven je sistemska raven. Elementi te ravni so procesor, pomnilnik in stikalo (vodilo) itd. Opis obnašanja na tej ravni vključuje osnovne podatke in značilnosti, kot je na primer indikator hitrosti procesorja v milijonih ukazov na sekundo (megaflops) ali prepustnost poti obdelave podatkov (bps). Iz tabele. 1 in zgoraj, je razvidno, da se strukturne ali vedenjske značilnosti sosednjih nivojev do določene mere prekrivajo. Na primer, predstavitev GSA se lahko uporablja tako na ravni registra kot na ravni čipa. Vendar je strukturna predstavitev za obe ravni popolnoma različna, zato sta ločeni. Nivo mikrovezja in sistema sta v bistvu enaka elementa, vendar se po svojih vedenjskih značilnostih popolnoma razlikujeta. Tako vedenjski modeli ravni IS omogočajo izračun podrobnih posameznih reakcij v obliki celih in bitnih vrednosti. In vedenjska predstavitev nivoja sistema ima resno omejitev - služi predvsem za modeliranje prepustnosti sistema ali določanje stohastičnih parametrov sistema. V praksi se sistemski pogled na zasnovo uporablja predvsem za primerjalno vrednotenje različnih arhitektur. Na splošno je treba uporabiti različne ravni modelov, če so zahteve, bodisi vedenjske ali strukturne, različne.

Zadnji koncept, povezan s hierarhično predstavo projekta, je tako imenovano okno projekta.

Ta izraz se nanaša na skupino ravni drevesa projekta, s katero dela vsak posamezni razvijalec. Tako projektno okno za razvoj VLSI zajema nivoje silicija, vezja, vrat, registrov in mikrovezja. Po drugi strani pa računalniškega oblikovalca običajno zanima okno, ki sega na nivoje vrat, registra, čipa in sistema. Koncept projektnega okna je osnova za večnivojsko zasnovo. Ker kompleksnost VLSI raste, bo postalo nepraktično vključiti nivo vrat v okno načrtovanja, saj je na en sam čip mogoče postaviti na stotine tisoč logičnih vrat. Raven registra, čeprav je zagotovo manj zapletena od nivoja vrat, lahko vsebuje tudi neobvezne podrobnosti za tiste, ki jih zanimajo samo VLSI V/I signali.

Tako bo z vidika razvijalca stroja sam VLSI postal element projekta.

riž. 7. Primer izvedbe predstavitvenih nivojev večprocesorskega sistema.

Kontrolno delo na temo:

Faze projektiranja elektronskih sistemov

Odločitev o načrtovanju - vmesni opis načrtovanega predmeta, pridobljen na eni ali drugi hierarhični ravni kot rezultat postopka (ustrezne ravni).

Postopek načrtovanja je sestavni del procesa načrtovanja. Primeri postopkov načrtovanja so sinteza funkcionalnega diagrama projektirane naprave, modeliranje, verifikacija, usmerjanje medsebojnih povezav na tiskanem vezju itd.

Zasnova elektrarne je razdeljena na stopnje. Faza je določeno zaporedje postopkov oblikovanja. Splošno zaporedje faz načrtovanja je naslednje:

priprava tehničnih specifikacij;

vložek projekta;

arhitekturno oblikovanje;

funkcionalna in logična zasnova;

načrtovanje vezja;

topološka zasnova;

izdelava prototipa;

določitev lastnosti naprave.

Priprava TOR. Določijo se zahteve za načrtovani izdelek, njegove značilnosti in oblikovana projektna naloga.

Projektni vložek. Vsaka stopnja načrtovanja ima svoja vhodna sredstva, poleg tega pa številni sistemi orodij ponujajo več kot en način za opis projekta.

Učinkoviti so grafični in besedilni urejevalniki visoke ravni za opis projekta sodobnih sistemov oblikovanja. Ti urejevalniki omogočajo oblikovalcu, da nariše blokovni diagram velikega sistema, dodeli modele posameznim blokom in slednje poveže prek vodil in signalnih poti. Uredniki praviloma samodejno povezujejo besedilne opise blokov in povezav z ustreznimi grafičnimi slikami in tako zagotavljajo kompleksno modeliranje sistema. To sistemskim inženirjem omogoča, da ne spreminjajo svojega običajnega načina dela: še vedno lahko razmišljajo in skicirajo blokovni diagram svojega projekta kot na kos papirja, hkrati pa se vnašajo in kopičijo točne informacije o sistemu.

Logične enačbe ali diagrami vezij se pogosto zelo dobro uporabljajo za opis osnovne logike vmesnika vmesnika.

Tabele resnice so uporabne za opis dekoderjev ali drugih preprostih logičnih blokov.

Jeziki opisa strojne opreme, ki vsebujejo konstrukcije tipa državnega stroja, so običajno veliko bolj učinkoviti za predstavljanje kompleksnejših logičnih funkcionalnih blokov, kot so kontrolni bloki.

Arhitekturno oblikovanje. Predstavlja zasnovo ED do nivoja prenosa signala CPU in pomnilnika, pomnilnika in KDPP. Na tej stopnji se določi sestava naprave kot celote, določijo se njene glavne strojne in programske komponente.

tiste. načrtovanje celotnega sistema z njegovo visoko stopnjo predstavitve za preverjanje pravilnosti arhitekturnih odločitev se praviloma izvaja v tistih primerih, ko je načeloma razvit nov sistem in potrebno je skrbno obdelati vsa arhitekturna vprašanja.

V mnogih primerih popolna zasnova sistema zahteva vključitev neelektričnih komponent in učinkov v strukturo, da bi jih preizkusili v enem samem simulacijskem paketu.

Kot elementi te ravni se uporabljajo: procesor, pomnilnik, krmilniki, pnevmatike. Pri gradnji modelov in modeliranju sistema se tukaj uporabljajo metode teorije grafov, teorije množic, teorije Markovih procesov, teorije čakalnih vrst ter logična in matematična sredstva za opis delovanja sistema.

V praksi je načrtovana izgradnja parametrizirane sistemske arhitekture in izbira optimalnih parametrov za njeno konfiguracijo. Zato je treba ustrezne modele parametizirati. Konfiguracijski parametri arhitekturnega modela določajo, katere funkcije bodo implementirane v strojni opremi in katere v programski opremi. Nekatere možnosti konfiguracije za strojno opremo so:

število, bitna globina in pasovna širina sistemskih vodil;

čas dostopa do pomnilnika;

velikost predpomnilnika;

število procesorjev, vrat, registrskih blokov;

· zmogljivost medpomnilnikov za prenos podatkov.

In možnosti konfiguracije programske opreme vključujejo na primer:

možnosti načrtovalnika

določanje prednostnih nalog;

interval "odvoza smeti";

največji dovoljeni interval CPE za program;

parametri podsistema za upravljanje pomnilnika (velikost strani, velikost segmenta, pa tudi porazdelitev datotek po sektorjih diska;

Konfiguracijski parametri komunikacijskega medija:

vrednost intervala časovne omejitve;

velikost fragmenta;

parametri protokola za odkrivanje in odpravljanje napak.

riž. 1 - Zaporedje projektnih postopkov v fazi arhitekturnega projektiranja

Pri interaktivnem načrtovanju na ravni sistema se funkcionalne specifikacije na ravni sistema najprej uvedejo v obliki diagramov pretoka podatkov, tipi komponent pa so izbrani za izvajanje različnih funkcij (slika 1). Tukaj je glavna naloga razviti sistemsko arhitekturo, ki bo izpolnjevala določene funkcionalne, hitrostne in stroškovne zahteve. Napake na arhitekturni ravni so veliko dražje od odločitev, sprejetih med fizično izvedbo.

Arhitekturni modeli so pomembni in odražajo logiko vedenja sistema in njegovih časovnih značilnosti, kar omogoča prepoznavanje funkcionalnih težav. Imajo štiri pomembne lastnosti:

natančno predstavljajo funkcionalnost komponent strojne in programske opreme z uporabo visokonivojskih podatkovnih abstrakcij v obliki podatkovnih tokov;

arhitekturni modeli abstraktno predstavljajo tehnologijo izvedbe v obliki časovnih parametrov. Specifična tehnologija izvedbe je določena s posebnimi vrednostmi teh parametrov;

arhitekturni modeli vsebujejo diagrame, ki mnogim funkcionalnim blokom omogočajo souporabo (deljenje) komponent;

Ti modeli bi morali omogočati parametrizacijo, tipkanje in ponovno uporabo;

Modeliranje na ravni sistema omogoča razvijalcu, da oceni alternativne možnosti načrtovanja sistema glede na njihovo funkcionalnost, zmogljivost in stroške.

Sistem orodij za načrtovanje od zgoraj navzdol (ASIC Navigator, Compass Design Automation) za ASIC in sisteme.

Poskus osvoboditve inženirjev od oblikovanja na ravni vrat.

Logični pomočnik (logični pomočnik);

pomočnik pri oblikovanju;

ASIC Synthesizez (ASIC sintetizator);

pomočnik za testiranje;

Je enotno okolje za načrtovanje in analizo. Omogoča vam, da ustvarite specifikacijo ASIC z vnosom grafičnih in besedilnih opisov vaših projektov. Uporabniki lahko opišejo svoje projekte z uporabo večine vnosnih metod na visoki ravni, vključno z diagrami poteka, logičnimi formulami, diagrami stanja, stavki VHDL in Verilog in še več. Sistemska programska oprema bo podpirala te metode vnosa kot osnovo celotnega kasnejšega procesa načrtovanja sistema ASIC.

Celotno arhitekturo zasnovanega ASIC-a lahko predstavimo kot medsebojno povezane funkcionalne bloke brez upoštevanja njihove fizične delitve. Te bloke je mogoče nato opisati na način, ki najbolje ustreza značilnostim vsake funkcije. Uporabnik lahko na primer opiše krmilno logiko z diagrami stanja, aritmetične funkcijske bloke z diagrami pretoka podatkov in algoritemske funkcije z VHDL. Končni opis je lahko kombinacija besedilnega in grafičnega materiala in služi kot osnova za analizo in implementacijo ASIC-a.

Podsistem Logic Assistant pretvori prejeto specifikacijo v vedenjsko kodo jezika VHDL. To kodo je mogoče obdelati z uporabo sistema za modeliranje VHDL tretje osebe. Sprememba specifikacije na vedenjski ravni omogoča spreminjanje in odpravljanje napak v začetnih fazah načrtovanja.

Pomočnik za oblikovanje

Ko je specifikacija preverjena, se lahko prikaže na instrumentu ASIC. Na začetku pa se mora uporabnik odločiti, kako najbolje izvesti tako visok projekt. Opis načrta je mogoče preslikati v eno ali več nizov vrat ali IC na podlagi standardnih elementov.

Dising Assistant uporabnikom pomaga oceniti različne možnosti za najboljšo možno izvedbo. D.A. določa ocenjeno velikost matrice, možne metode pakiranja, porabo energije in ocenjeno število logičnih vrat za vsako možnost razgradnje in za vsako vrsto ASIC na zahtevo uporabnika.

Uporabnik lahko nato interaktivno izvaja analizo kaj-če, raziskuje alternativne tehnične rešitve z različnimi načrtovalnimi dekompozicijami ali ureja in premika standardne elemente za primer nizov vrat. Tako lahko uporabnik najde optimalen pristop, ki ustreza zahtevam specifikacije.

ASIC sintetizator

Ko je izbrana določena možnost oblikovanja, je treba njen opis obnašanja pretvoriti v predstavitev ravni logičnih vrat. Ta postopek je zelo delovno intenziven.

Na nivoju vrat lahko kot strukturne elemente izberemo: logična vrata, sprožilce in kot sredstva za opis - tabele resnic, logične enačbe. Pri uporabi nivoja registra bodo strukturni elementi: registri, seštevalniki, števci, multiplekserji in opisna orodja - tabele resnice, jeziki mikrooperacij, prehodne tabele.

Na funkcionalno-logični ravni so se razširili tako imenovani logični simulacijski modeli ali preprosto simulacijski modeli (IM). MI odražajo le zunanjo logiko in časovne značilnosti delovanja oblikovane naprave. Praviloma v IM notranje operacije in notranja struktura ne bi smeli biti podobni tistim, ki obstajajo v pravi napravi. Toda simulirane operacije in časovne značilnosti delovanja v obliki, kot jih opazujemo od zunaj, v IM bi morale biti primerne tistim, ki obstajajo v resnični napravi.

Modeli te stopnje se uporabljajo za preverjanje pravilnosti izvedbe določenih algoritmov za delovanje funkcionalnega ali logičnega vezja, pa tudi časovnih diagramov naprave brez posebne izvedbe strojne opreme in ob upoštevanju značilnosti elementne baze. .

To se naredi z metodami logičnega modeliranja. Z logičnim modeliranjem je mišljena računalniška simulacija delovanja funkcionalnega vezja v smislu premikanja informacij, predstavljenih v obliki logičnih vrednosti "0" in "1" od vhoda vezja do njegovega izhoda. Preverjanje delovanja logičnega vezja vključuje tako preverjanje logičnih funkcij, ki jih izvaja vezje, kot preverjanje časa (prisotnost kritičnih poti, tveganja okvare in spornost signala). Glavne naloge, ki jih rešujemo s pomočjo modelov te ravni, so preverjanje funkcionalnih in diagramov vezij, analiza diagnostičnih testov.

Načrtovanje vezja je proces razvoja diagramov vezij, specifikacij v skladu z zahtevami nalog. Oblikovane naprave so lahko: analogne (generatorji, ojačevalniki, filtri, modulatorji ipd.), digitalne (razna logična vezja), mešane (analogno-digitalne).

V fazi načrtovanja vezja so elektronske naprave predstavljene na ravni vezja. Elementi te ravni so aktivne in pasivne komponente: upor, kondenzator, induktor, tranzistorji, diode itd. Tipičen fragment vezja (vrata, sprožilec itd.) se lahko uporabi tudi kot element nivoja vezja. Elektronsko vezje oblikovanega izdelka je kombinacija idealnih komponent, ki natančno odraža strukturo in elementarno sestavo oblikovanega izdelka. Predpostavlja se, da idealne komponente vezja omogočajo matematični opis z danimi parametri in značilnostmi. Matematični model komponente elektronskega vezja je ODE glede na spremenljivke: tok in napetost. Matematični model naprave je predstavljen z nizom algebraičnih ali diferencialnih enačb, ki izražajo razmerje med tokovi in napetosti v različnih komponentah vezja. Matematični modeli tipičnih fragmentov vezja se imenujejo makromodeli.

Faza načrtovanja vezja vključuje naslednje postopke načrtovanja:

Strukturna sinteza - konstrukcija ekvivalentnega vezja načrtovane naprave

izračun statičnih značilnosti vključuje določanje tokov in napetosti v katerem koli vozlišču vezja; analiza tokovno-napetostnih karakteristik in študij vpliva parametrov komponent nanje.

Izračun dinamičnih značilnosti je sestavljen iz določanja izhodnih parametrov vezja glede na spremembo notranjih in zunanjih parametrov (analiza ene variant), kot tudi v ocenjevanju občutljivosti in stopnje razpršenosti glede na nazivne vrednosti izhodni parametri, odvisni od vhodnih in zunanjih parametrov elektronskega vezja (multivariatna analiza).

· parametrična optimizacija, ki določa takšne vrednosti notranjih parametrov elektronskega vezja, ki optimizirajo izhodne parametre.

Razlikujemo med dizajnom od zgoraj navzdol (od zgoraj navzdol) in od spodaj navzgor (od spodaj navzgor). Pri načrtovanju od zgoraj navzdol se najprej izvedejo koraki, ki uporabljajo višje ravni predstavitve naprave kot koraki, ki uporabljajo nižje hierarhične ravni. Pri načrtovanju od spodaj navzgor je zaporedje obrnjeno.

Ko pogledamo drevo oblikovanja, je mogoče prepoznati dva koncepta oblikovanja: načrtovanje od spodaj navzgor (od spodaj navzgor) in načrtovanje od zgoraj navzdol (od zgoraj navzdol). Tukaj se beseda "gor" nanaša na korenino drevesa, beseda "dol" pa na liste. Pri načrtovanju od zgoraj navzdol se lahko delo začne že, ko razvijalec že pozna samo funkcije korena - in on (ali ona) najprej razdeli koren na niz primitivov nižje ravni.

Po tem razvijalec nadaljuje z delom z osnovno ravnjo in razdeli primitive te ravni. Ta postopek se nadaljuje, dokler ne doseže listnih vozlišč projekta. Za karakterizacijo načrtovanja od zgoraj navzdol je pomembno omeniti, da je razdelitev na vsaki ravni optimizirana glede na eno ali drugo objektivno merilo. Tu delitev ni vezana na okvire »kar je že tam«.

Izraz "načrtovanje od spodaj navzgor" ni povsem pravilen v smislu, da se proces načrtovanja še vedno začne z opredelitvijo korena drevesa, vendar se v tem primeru razdelitev izvede ob upoštevanju, katere komponente so že na voljo in se lahko uporablja kot primitiv; z drugimi besedami, razvijalec mora pri delitvi izhajati iz tega, kateri sestavni deli bodo predstavljeni v listnih vozliščih. Ti "spodnji" deli bodo najprej oblikovani. Zdi se, da je načrtovanje od zgoraj navzdol najprimernejši, vendar je njegova slabost, da nastale komponente niso "standardne", kar podraži projekt. Zato se zdi kombinacija metod oblikovanja od spodaj navzgor in od zgoraj navzdol najbolj racionalna.

Predvideva se, da bo velika večina inženirjev elektronskega in računalniškega oblikovanja uporabljala metodologijo od zgoraj navzdol. Pravzaprav bodo postali sistemski inženirji, pri čemer bodo velik del svojega časa porabili za vedenjsko načrtovanje izdelkov.

Trenutno načrtovanje elektronskih sistemov poteka po metodologiji od spodaj navzgor, pri čemer je prva faza procesa načrtovanja običajno vnos opisa vezja na strukturni ravni (očitno na ravni IC in diskretnih komponent). . Po določitvi strukture se v enem ali drugem jeziku za opis te opreme uvede opis obnašanja tega sistema in izvede se modulacija. V tem primeru se elektronski del projekta izvede ročno, torej brez uporabe oblikovalskih orodij.

Zapletenost načrtovanih sistemov vodi v dejstvo, da razvijalci praktično izgubijo sposobnost intuitivnega analiziranja projekta, torej vrednotenja kakovosti in značilnosti specifikacije zasnove sistema. In modeliranje na ravni sistema z uporabo arhitekturnih modelov (kot prvi korak v procesu načrtovanja od zgoraj navzdol) predstavlja takšno priložnost.

V primeru načrtovanja od zgoraj navzdol se dve zgoraj opisani stopnji načrtovanja od spodaj navzgor izvedeta v obratnem vrstnem redu. Oblikovanje od zgoraj navzdol se osredotoča na vedenjsko predstavitev sistema, ki se razvija, in ne na njegovo fizično ali strukturno predstavitev. Seveda je končni rezultat oblikovanja od zgoraj navzdol tudi strukturna ali shematična predstavitev zasnove.

Bistvo tukaj je, da načrtovanje od zgoraj navzdol zahteva sistemske arhitekturne modele, medtem ko načrtovanje od spodaj navzgor zahteva strukturne modele.

Prednosti (za vse CAD sisteme):

1) Metodologija načrtovanja od zgoraj navzdol je predpogoj za vzporedno načrtovanje: usklajen razvoj strojne in programske opreme podsistemov.

2) Uvedba metode načrtovanja od zgoraj navzdol je olajšana s sredstvi logične sinteze. Ta orodja zagotavljajo preoblikovanje logičnih formul v fizično uresničljive opise nivoja logičnih vrat.

s tem:

poenostavljena fizična izvedba

Učinkovita uporaba časa oblikovanja

tehnološke predloge se učinkovito uporabljajo

Za kompleksne projekte, katerih obseg je izražen v več sto tisoč logičnih vratih, pa je zaželeno, da se lahko globalno optimizira z modeliranjem in analizo na sistemski ravni.

3) Metodologija načrtovanja od zgoraj navzdol temelji na dejstvu, da se projektna specifikacija samodejno ustvari v skladu z začetnimi funkcionalnimi zahtevami. Prav funkcionalne zahteve so začetna komponenta pri načrtovanju kompleksnih sistemov. Zaradi tega ta pristop zmanjšuje verjetnost nedelovanja sistema. V mnogih primerih je odpoved načrtovanega sistema posledica neskladja med funkcionalnimi zahtevami in projektnimi specifikacijami.

4) Druga možna prednost načrtovanja od zgoraj navzdol je, da omogoča razvoj učinkovitih testov za verifikacijo in validacijo načrta, pa tudi testnih vektorjev za nadzor proizvedenih izdelkov.

5) Rezultati modeliranja na sistemski ravni lahko služijo kot osnova za kvantitativno oceno projekta že v začetnih fazah načrtovanja. V kasnejši fazi je potrebno modeliranje ravni logičnih vrat za preverjanje in validacijo načrta. Homoeno okolje načrtovanja vam bo omogočilo primerjavo rezultatov simulacije, pridobljenih v prvi in naslednjih fazah načrtovanja.

Podobni povzetki:

Začetni podatki, splošna struktura in glavne faze načrtovanja vizijskega sistema. Upoštevanje funkcij in njihova izvedba na osnovi enočipnega mikroprocesorja KR1810. Razvoj strojne opreme in izračun časa delovanja programa.

Značilnosti aplikacijskih paketov CAD. Preučevanje značilnosti SCADA-sistemov, ki lahko znatno pospešijo proces ustvarjanja vrhunske programske opreme. Analiza orodnega okolja za razvoj aplikacij za zbiranje podatkov in nadzor Genie.

Študija tehničnih značilnosti in sestave elementne baze sodobnega računalnika. Razvoj distributerja ur. Sinteza možnosti izvedbe vozlišča na ravni funkcionalnih vezij z uporabo formalnih in hevrističnih tehnik oblikovanja.

Analiza možnosti izvedbe kombinacijskega vezja za različne vrste programirljivih logičnih integriranih vezij (FPGA). Značilnosti programskih paketov Decomposer in WebPACK ISE. Opis seštevalnika v jeziku VHDL, njegova sinteza s pomočjo paketa Decomposer.

Tipičen diagram procesa računalniško podprtega načrtovanja OVE. Klasifikacija projektnih nalog, ki se rešujejo v procesu projektiranja OVE. CAD struktura, matematična programska oprema, jezikovna programska oprema. Dialoški jeziki, njihove sorte in vrste.

Moderno oblikovanje elektronskih sredstev in značilnost obstoječe metode njihova konstrukcija. Državni standardi registracija projektne dokumentacije, njihovo evidentiranje in hramba v biroju tehnične dokumentacije. Vrste nosilcev informacij.

Metode in faze projektiranja radioelektronske opreme. Vloga programskega jezika v avtomatizirani sistemi ah zasnova stroja. kratek opis računalniki, ki se uporabljajo pri reševanju problemov avtomatizacije načrtovanja REA.

Oblikovanje naprave, ki opravlja funkcijo osem-bitnega sinhronega povratnega premičnega registra in sinhronega reverznega skaliranja. Zasnova in izračun sprožilne naprave. Sinteza strukture načrtovane naprave.

Študija osnovnih principov gradnje baz podatkov - poimenovanega niza podatkov, ki odraža stanje predmetov in njihovih odnosov na obravnavanem predmetnem področju. Sistem za upravljanje baz podatkov. Koncepti njihove konstrukcije in faze načrtovanja.

Programska orodja za načrtovanje radijskih inženirskih naprav. Glavne tehnične zmogljivosti programa Microsoft Word. Primerjalne značilnosti programov za matematične izračune. Programi za modeliranje procesov v radijskih elektronskih vezjih.

Načela oblikovanja kompleksa tehničnih sredstev avtomatiziranih krmilnih sistemov. Zahteve za specializirane naprave in stroški za njihovo izvedbo. Naprave za kodiranje grafičnih informacij. Grafni risalniki in semaforji.

Bistvo tehnike oblikovanja vezja japonk, stopnje abstraktne in strukturne sinteze. Tabela značilnosti vzbujevalnih funkcij RS flip-flop, načrt PCB. P-CAD sistem in pogojno grafično označevanje elementov.

Razvoj računalniških komunikacij. Zahteve za ekonomske informacije. Značilnosti informacijskih procesov v podjetjih. Težave pri izvajanju informacijske tehnologije na humanitarnem področju. Metodologija informacijskega raziskovanja podjetja.

Algoritemske metode se pogosto uporabljajo za merjenje in izračun parametrov matematičnih modelov radijskih komponent pri računalniško podprtem načrtovanju elektronskih vezij. Za njihovo oblikovanje se uporabljajo elektronski računalniki.

Optimizacija upravljanja na različnih področjih človekove dejavnosti. Klasifikacija avtomatiziranih sistemov za upravljanje informacij. Metode načrtovanja in razvojne faze. Strukturna shema, zmogljivost pomnilnika, izhodna in prikazovalna oprema.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študentje, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki uporabljajo bazo znanja pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Test na to temo:

Faze projektiranja elektronskih sistemov

Odločitev o načrtovanju - vmesni opis načrtovanega predmeta, pridobljen na eni ali drugi hierarhični ravni kot rezultat postopka (ustrezne ravni).

Postopek načrtovanja je sestavni del procesa načrtovanja. Primeri projektnih postopkov so sinteza funkcionalnega diagrama projektirane naprave, modeliranje, verifikacija, usmerjanje povezav na tiskano vezje itd.

Zasnova elektrarne je razdeljena na stopnje. Faza je določeno zaporedje postopkov oblikovanja. Splošno zaporedje faz načrtovanja je naslednje:

sestavljanje TK;

vložek projekta;

arhitekturno oblikovanje;

funkcionalno-logična zasnova;

načrtovanje vezja;

topološka zasnova;

izdelava prototipa;

določitev lastnosti naprave.

Priprava TOR. Določijo se zahteve za načrtovani izdelek, njegove značilnosti in oblikovana projektna naloga.

Projektni vložek. Vsaka stopnja načrtovanja ima svoja vhodna sredstva, poleg tega pa številni sistemi orodij ponujajo več kot en način za opis projekta.

Učinkoviti so grafični in besedilni urejevalniki opisa projekta na visoki ravni. sodobnih sistemov oblikovanje. Ti urejevalniki omogočajo oblikovalcu, da nariše blokovni diagram velikega sistema, dodeli modele posameznim blokom in slednje poveže prek vodil in signalnih poti. Uredniki praviloma samodejno povezujejo besedilne opise blokov in povezav z ustreznimi grafičnimi slikami in tako zagotavljajo kompleksno modeliranje sistema. To sistemskim inženirjem omogoča, da ne spreminjajo svojega običajnega načina dela: še vedno lahko razmišljajo in skicirajo blokovni diagram svojega projekta kot na kos papirja, hkrati pa se vnašajo in kopičijo točne informacije o sistemu.

Logične enačbe ali diagrami vezij se pogosto zelo dobro uporabljajo za opis osnovne logike vmesnika vmesnika.

Tabele resnice so uporabne za opis dekoderjev ali drugih preprostih logičnih blokov.

tiste. načrtovanje celotnega sistema z njegovo visoko stopnjo predstavitve za preverjanje pravilnosti arhitekturnih odločitev se običajno izvaja v primerih, ko se razvija bistveno nov sistem in je treba skrbno obdelati vsa arhitekturna vprašanja.

V mnogih primerih popolna zasnova sistema zahteva vključitev neelektričnih komponent in učinkov v strukturo, da bi jih preizkusili v enem samem simulacijskem paketu.

številka, številka in pretočnost sistem pnevmatik;

čas dostopa do pomnilnika;

velikost predpomnilnika;

število procesorjev, vrat, registrskih blokov;

zmogljivost medpomnilnikov za prenos podatkov.

In možnosti konfiguracije programske opreme vključujejo na primer:

možnosti načrtovalnika;

prednost nalog;

interval "odvoz smeti";

največji dovoljeni interval CPE za program;

parametri podsistema za upravljanje pomnilnika (velikost strani, velikost segmenta, pa tudi porazdelitev datotek po sektorjih diska;

Konfiguracijski parametri komunikacijskega medija:

vrednost intervala časovne omejitve;

velikost fragmenta;

parametri protokola za odkrivanje in odpravljanje napak.

riž. 1 - Zaporedje projektnih postopkov v fazi arhitekturnega projektiranja

Arhitekturni modeli so pomembni in odražajo logiko vedenja sistema in njegovih časovnih značilnosti, kar omogoča prepoznavanje funkcionalnih težav. Imajo štiri pomembne lastnosti:

natančno predstavljajo funkcionalnost komponent strojne in programske opreme z uporabo visokonivojskih podatkovnih abstrakcij v obliki podatkovnih tokov;

arhitekturni modeli abstraktno predstavljajo implementacijsko tehnologijo v obliki časovnih parametrov. specifično tehnologijo implementacije določajo posebne vrednosti za te parametre;

arhitekturni modeli vsebujejo diagrame, ki mnogim funkcionalnim blokom omogočajo souporabo (deljenje) komponent;

ti modeli morajo biti parametrizljivi, tipizirani in ponovno uporabni;

Modeliranje na ravni sistema omogoča razvijalcu, da oceni alternativne sistemske zasnove glede na to, kako se ujemajo. funkcionalnost, kazalniki uspešnosti in stroškov.

Sistem orodij za načrtovanje od zgoraj navzdol (ASIC Navigator, Compass Design Automation) za ASIC in sisteme.

Poskus osvoboditve inženirjev od oblikovanja na ravni vrat.

Logični pomočnik (logični pomočnik);

pomočnik pri oblikovanju;

ASIC Synthesizez (ASIC sintetizator);

Podsistem Logic Assistant pretvori prejeto specifikacijo v vedenjsko kodo jezika VHDL. To kodo je mogoče obdelati z uporabo sistema za modeliranje VHDL tretje osebe. Spreminjanje specifikacije na vedenjski ravni omogoča spreminjanje in odpravljanje napak zgodnjih fazah oblikovanje.

Pomočnik za oblikovanje

Dising Assistant uporabnikom pomaga oceniti različne možnosti za najboljšo možno izvedbo. D.A. določi ocenjeno velikost kristala po navodilih uporabnika, možne načine pakete, porabo energije in ocenjeno število logičnih vrat za vsako možnost razgradnje in za vsako vrsto ASIC.

ASIC sintetizator

Ko je izbrana določena možnost oblikovanja, je treba njen opis obnašanja pretvoriti v predstavitev ravni logičnih vrat. Ta postopek je zelo delovno intenziven.

To se naredi z metodami logičnega modeliranja. Z logičnim modeliranjem je mišljena računalniška simulacija delovanja funkcionalnega vezja v smislu premikanja informacij, predstavljenih v obliki logičnih vrednosti "0" in "1" od vhoda vezja do njegovega izhoda. Preverjanje delovanja logičnega vezja vključuje tako preverjanje logičnih funkcij, ki jih izvaja vezje, kot preverjanje časa (prisotnost kritičnih poti, tveganja okvare in spornost signala). Glavne naloge, ki jih rešujemo s pomočjo modelov te ravni, so preverjanje funkcionalnosti in diagrami vezja, analiza diagnostičnih testov.

Faza načrtovanja vezja vključuje naslednje postopke načrtovanja:

strukturna sinteza - konstrukcija ekvivalentnega vezja načrtovane naprave

izračun statičnih značilnosti vključuje določanje tokov in napetosti v katerem koli vozlišču vezja; analiza tokovno-napetostnih karakteristik in študij vpliva parametrov komponent nanje.

izračun dinamičnih značilnosti je sestavljen iz določanja izhodnih parametrov vezja glede na spremembo notranjih in zunanjih parametrov (analiza ene variant), pa tudi v ocenjevanju občutljivosti in stopnje širjenja glede na nazivne vrednosti izhodni parametri, odvisni od vhodnih in zunanjih parametrov elektronskega vezja (multivariatna analiza).

parametrična optimizacija, ki določa takšne vrednosti notranjih parametrov elektronskega vezja, ki optimizirajo izhodne parametre.

Bistvo tukaj je, da načrtovanje od zgoraj navzdol zahteva sistemske arhitekturne modele, medtem ko načrtovanje od spodaj navzgor zahteva strukturne modele.

Prednosti (za vse CAD sisteme):

1) Metodologija načrtovanja od zgoraj navzdol je predpogoj za vzporedno načrtovanje: usklajen razvoj strojne in programske opreme podsistemov.

2) Uvedba metode načrtovanja od zgoraj navzdol je olajšana s sredstvi logične sinteze. Ta orodja zagotavljajo preoblikovanje logičnih formul v fizično uresničljive opise nivoja logičnih vrat.

s tem:

poenostavi fizično izvedbo

učinkovita izraba časa oblikovanja

tehnološke predloge se učinkovito uporabljajo

Za kompleksne projekte, katerih obseg je izražen v več sto tisoč logičnih vratih, pa je zaželeno, da se lahko globalno optimizira z modeliranjem in analizo na sistemski ravni.

4) Druga možna prednost načrtovanja od zgoraj navzdol je, da omogoča razvoj učinkovitih testov za verifikacijo in validacijo načrta, pa tudi testnih vektorjev za nadzor proizvedenih izdelkov.

Podobni dokumenti

Koncept, naloge in problemi avtomatizacije projektiranja kompleksnih elektronskih sistemov. Struktura kompleksa strojne in programske opreme CAD. Opis ravni mikročipa, registra, vrat in silicija predstavitve večprocesorskih sistemov.

povzetek, dodan 11.11.2010

Modeliranje avdiofrekvenčnega ojačevalnika moči (UMZCH), da se preveri skladnost njegovih značilnosti tehnične zahteve za to vrsto naprave. Študija glavnih projektnih postopkov v fazi načrtovanja vezja.

seminarska naloga, dodana 7.7.2009

povzetek, dodan 10.12.2008

disertacija, dodana 15.12.2008

Sistem za modeliranje vezij za elektronske naprave. Matematični opis kontrolnih objektov; določanje parametrov tehnoloških objektov. Vrednotenje kazalnikov kakovosti ACS. Izračun linearnega neprekinjeni sistemi, njihova strukturna optimizacija.

tečaj predavanj, dodano 06.05.2013

Analiza stanje tehnike načrtovanje oddajno-sprejemnih radijskih naprav. Opis sistemov za podporo odločanju, možnosti za uporabo takšnih sistemov na področju oblikovanja. Izračun pasovne širine visokofrekvenčne poti sprejemnika.

diplomsko delo, dodano 30.12.2015

Osnovne metode za načrtovanje in razvoj elektronskih naprav. Izračun njihovih statičnih in dinamičnih parametrov. Praktična uporaba Simulacijski paket vezja MicroCap 8 za modeliranje ojačevalnika v frekvenčni in časovni domeni.

seminarska naloga, dodana 23.07.2013

Načini delovanja, vrste tehničnih sredstev televizijskih videonadzornih sistemov, faze in algoritem oblikovanja. Možnosti izbire monitorja in najbolj priljubljenih snemalnih naprav. Razvrstitev kamer, značilnosti notranje in zunanje namestitve.

povzetek, dodan 25.01.2009

povzetek, dodan 20.02.2011

Metode in faze projektiranja radioelektronske opreme. Vloga programskega jezika v avtomatiziranih sistemih oblikovanja strojev. Kratek opis računalnikov, ki se uporabljajo pri reševanju problemov avtomatizacije oblikovanja REA.

Odločitev o načrtovanju - vmesni opis načrtovanega predmeta, pridobljen na eni ali drugi hierarhični ravni kot rezultat postopka (ustrezne ravni).

Zasnova elektrarne je razdeljena na stopnje. Faza je določeno zaporedje postopkov oblikovanja. Splošno zaporedje faz načrtovanja je naslednje:

sestavljanje TK;

vložek projekta;

arhitekturno oblikovanje;

funkcionalno-logična zasnova;

načrtovanje vezja;

topološka zasnova;

izdelava prototipa;

določitev lastnosti naprave.

Priprava TOR. Določijo se zahteve za načrtovani izdelek, njegove značilnosti in oblikovana projektna naloga.

Projektni vložek. Vsaka stopnja načrtovanja ima svoja vhodna sredstva, poleg tega pa številni sistemi orodij ponujajo več kot en način za opis projekta.

Logične enačbe ali diagrami vezij se pogosto zelo dobro uporabljajo za opis osnovne logike vmesnika vmesnika.

Tabele resnice so uporabne za opis dekoderjev ali drugih preprostih logičnih blokov.

V mnogih primerih popolna zasnova sistema zahteva vključitev neelektričnih komponent in učinkov v strukturo, da bi jih preizkusili v enem samem simulacijskem paketu.

število, bitna globina in pasovna širina sistemskih vodil;

čas dostopa do pomnilnika;

velikost predpomnilnika;

število procesorjev, vrat, registrskih blokov;

zmogljivost medpomnilnikov za prenos podatkov.

In možnosti konfiguracije programske opreme vključujejo na primer:

možnosti načrtovalnika;

prednost nalog;

interval "odvoz smeti";

največji dovoljeni interval CPE za program;

parametri podsistema za upravljanje pomnilnika (velikost strani, velikost segmenta, pa tudi porazdelitev datotek po sektorjih diska;

Konfiguracijski parametri komunikacijskega medija:

vrednost intervala časovne omejitve;

velikost fragmenta;

parametri protokola za odkrivanje in odpravljanje napak.

riž. eno

Arhitekturni modeli so pomembni in odražajo logiko vedenja sistema in njegovih časovnih značilnosti, kar omogoča prepoznavanje funkcionalnih težav. Imajo štiri pomembne lastnosti:

natančno predstavljajo funkcionalnost komponent strojne in programske opreme z uporabo visokonivojskih podatkovnih abstrakcij v obliki podatkovnih tokov;

arhitekturni modeli abstraktno predstavljajo implementacijsko tehnologijo v obliki časovnih parametrov. Specifična tehnologija izvedbe je določena s posebnimi vrednostmi teh parametrov;

arhitekturni modeli vsebujejo diagrame, ki mnogim funkcionalnim blokom omogočajo souporabo (deljenje) komponent;

ti modeli morajo biti parametrizljivi, tipizirani in ponovno uporabni;

Modeliranje na ravni sistema omogoča razvijalcu, da oceni alternativne možnosti načrtovanja sistema glede na njihovo funkcionalnost, zmogljivost in stroške.

Sistem orodij za načrtovanje od zgoraj navzdol (ASIC Navigator, Compass Design Automation) za ASIC in sisteme.

Poskus osvoboditve inženirjev od oblikovanja na ravni vrat.

Logični pomočnik (logični pomočnik);

pomočnik pri oblikovanju;

ASIC Synthesizez (ASIC sintetizator);

Opomba: Predavanje podaja osnovne definicije, namen in načela računalniško podprtega oblikovanja (CAD). Podano je bistvo in shema delovanja CAD. Prikazano je mesto CAD RES med drugimi avtomatiziranimi sistemi. Upoštevajo se struktura in sorte CAD. Glavni namen predavanja je prikazati bistvo procesa načrtovanja OVE, temeljna načela projektiranja. Posebna pozornost je namenjena sistematičen pristop k oblikovanju zasnove in proizvodne tehnologije OVE

4.1. Definicija, namen, namen

Po definiciji je CAD organizacijski in tehnični sistem, sestavljen iz kombinacije niza orodij za avtomatizacijo načrtovanja in ekipe strokovnjakov iz oddelkov. projektantska organizacija, izvajanje računalniško podprtega oblikovanja predmeta, ki je rezultat dejavnosti projektantska organizacija [ , ].

Iz te definicije izhaja, da CAD ni orodje za avtomatizacijo, temveč sistem dejavnosti ljudi pri oblikovanju objektov. Zato se avtomatizacija projektiranja kot znanstvena in tehnična disciplina razlikuje od običajne uporabe računalnikov v procesih projektiranja po tem, da obravnava vprašanja izgradnje sistema in ne nabora posameznih nalog. Ta disciplina je metodološka, saj posplošuje značilnosti, ki so skupne različnim specifičnim aplikacijam.

Idealna shema delovanja CAD je prikazana na sl. 4.1.

riž. 4.1.

Ta shema je idealna v smislu popolne skladnosti z besedilom v skladu z obstoječimi standardi in neskladnosti z resničnimi sistemi, v katerih se vsa projektna dela ne izvajajo z orodji za avtomatizacijo in vsi oblikovalci ne uporabljajo teh orodij.

Oblikovalci, kot pove definicija, pripadajo CAD. Ta izjava je povsem legitimna, saj je CAD sistem avtomatiziranega in ne avtomatskega načrtovanja. To pomeni, da del projektiranja lahko in bo vedno izvajal človek. Hkrati bo v naprednejših sistemih delež dela, ki ga opravi oseba, manjši, vendar bo vsebina teh del bolj ustvarjalna, vloga osebe pa v večini primerov bolj odgovorna.

Iz definicije CAD izhaja, da je namen njegovega delovanja oblikovanje. Kot smo že omenili, je oblikovanje proces obdelave informacij, ki na koncu vodi do popolnega razumevanja načrtovanega predmeta in metod za njegovo izdelavo.

V praksi neavtomatiziranega oblikovanja celoten opis načrtovanega predmeta in metod za njegovo izdelavo vsebuje načrt izdelka in tehnično dokumentacijo. Imena še niso legalizirana za pogoj računalniško podprtega oblikovanja končni izdelek načrtovanje, ki vsebuje podatke o predmetu in tehnologijo njegovega ustvarjanja. V praksi se še vedno imenuje "projekt".

Oblikovanje je ena najbolj zapletenih vrst intelektualnega dela, ki ga opravlja oseba. Poleg tega je proces oblikovanja kompleksnih predmetov izven moči ene osebe in ga izvaja ustvarjalna ekipa. Zaradi tega je proces oblikovanja še bolj zapleten in težko formaliziran. Za avtomatizacijo takega procesa je treba jasno vedeti, kaj je v resnici in kako ga izvajajo razvijalci. Izkušnje kažejo, da je bilo preučevanje procesov oblikovanja in njihova formalizacija strokovnjakom dano z velikimi težavami, zato se je avtomatizacija načrtovanja izvajala povsod po stopnjah in dosledno pokrivala vse nove projektne operacije. V skladu s tem so postopoma nastajali novi in izboljševali stari sistemi. Na več delov je sistem razdeljen, težje je pravilno formulirati začetne podatke za vsak del, lažje pa ga je optimizirati.

Objekt za avtomatizacijo načrtovanja so delo, dejanja osebe, ki jih izvaja v procesu oblikovanja. In temu, kar oblikujejo, se imenuje objekt oblikovanja.

Oseba lahko oblikuje hišo, avto, tehnološki proces, industrijski izdelek. Isti objekti so zasnovani za načrtovanje CAD. Hkrati so izdelki CAD ločeni (CAD I) in CAD tehnoloških procesov (CAD TP).

zato oblikovalskih objektov niso projektiranje objektov avtomatizacije. V industrijski praksi objekt avtomatizacije načrtovanja je celota dejanj oblikovalcev, ki razvijajo izdelek oz tehnološki proces, ali oboje, ter izdelava rezultatov razvoja v obliki projektne, tehnološke in obratovalne dokumentacije.

Z razdelitvijo celotnega procesa načrtovanja na faze in operacije jih lahko opišete z določenimi matematičnimi metodami in določite orodja za njihovo avtomatizacijo. Potem je treba upoštevati izbrano projektne operacije in orodja za avtomatizacijo v kompleksu in poiščite načine za njihovo konjugacijo enoten sistem ki ustreza zastavljenim ciljem.

Pri oblikovanju kompleksnega objekta, razno projektne operacije se večkrat ponovijo. To je posledica dejstva, da je oblikovanje proces, ki se naravno razvija. Začne se z razvojem splošnega koncepta zasnovanega objekta, na njegovi podlagi - osnutek dizajna. Nadaljnje približne rešitve (ocene) osnutek dizajna določeno v vseh naslednjih fazah projektiranja. Na splošno lahko tak proces predstavimo kot spiralo. Na spodnjem zavoju spirale je koncept oblikovanega objekta, na vrhu - končni podatki o oblikovanem objektu. Na vsakem zavoju spirale se z vidika tehnologije obdelave informacij izvajajo enake operacije, vendar v vse večjem obsegu. Zato instrumentalno orodja za avtomatizacijo ponavljajoče se operacije so lahko enake.

V praksi je zelo težko rešiti problem formalizacije celotnega procesa načrtovanja v celoti, a če bo vsaj del projektantskih operacij avtomatiziran, se bo to še vedno upravičilo, saj bo omogočilo nadaljnji razvoj ustvarjenega CAD na podlagi naprednejše tehnične rešitve in z manj sredstvi.

Na splošno lahko za vse faze načrtovanja izdelkov in proizvodne tehnologije ločimo naslednje glavne vrste tipičnih operacij obdelave informacij:

iskanje in izbira iz različnih virov potrebnih informacij;
analiza izbranih informacij;
izvajanje izračunov;
sprejemanje oblikovalskih odločitev;
registracija oblikovalskih rešitev v obliki, ki je primerna za nadaljnjo uporabo (v naslednjih fazah načrtovanja, med izdelavo ali delovanjem izdelka).

Avtomatizacija naštetih operacij obdelave informacij in procesov upravljanja informacij v vseh fazah projektiranja je bistvo delovanja sodobnega CAD.

Katere so glavne značilnosti sistemov računalniško podprtega načrtovanja in njihove temeljne razlike od metod avtomatizacije "nalog"?

Prvič značilna lastnost je priložnost celovito reševanje splošnega projektnega problema, vzpostavljanje tesne povezave med posameznimi nalogami, to je možnost intenzivne izmenjave informacij in interakcije ne le posameznih postopkov, temveč tudi faz projektiranja. Na primer, v zvezi s tehnično (projektantsko) fazo projektiranja, CAD RES omogoča reševanje problemov postavitve, umestitve in usmerjanja v tesnem odnosu, ki naj bo vgrajen v strojno in programsko opremo sistema.

Glede sistemov višje ravni lahko govorimo o vzpostavitvi zap informacijsko komunikacijo med vezjem in tehničnimi fazami oblikovanja. Takšni sistemi omogočajo ustvarjanje elektronskih sredstev, ki so z vidika niza funkcionalnih, oblikovnih in tehnoloških zahtev učinkovitejša.

Druga razlika med CAD RES je interaktivni način dizajn, ki neprekinjen proces dialog"človek-stroj". Ne glede na to, kako zapletene in prefinjene so formalne metode oblikovanja, ne glede na to, kako velika je moč računalniških orodij, je nemogoče ustvariti zapleteno opremo brez ustvarjalne udeležbe človeka. Sistemi za avtomatizacijo oblikovanja po svoji zasnovi ne bi smeli nadomestiti oblikovalca, ampak delovati kot močno orodje za njegovo ustvarjalno dejavnost.

Tretja značilnost CAD RES je možnost simulacijsko modeliranje elektronski sistemi v delovnih pogojih, ki so blizu resničnim. Simulacija omogoča predvidevanje reakcije oblikovanega predmeta na različne motnje, omogoča oblikovalcu, da "vidi" sadove svojega dela v akciji brez prototipa. Vrednost te funkcije CAD je v tem, da je v večini primerov izredno težko oblikovati sistem merilo učinkovitosti RES. Učinkovitost je povezana z velikim številom zahtev različne narave in je odvisna od velikega števila parametrov OVE in zunanjih dejavnikov. Zato je pri kompleksnih projektantskih problemih skoraj nemogoče formalizirati postopek iskanja optimalne rešitve po kriteriju kompleksne učinkovitosti. Simulacija omogoča testiranje različne možnosti odločitve in izbrati najboljše ter to narediti hitro in upoštevati najrazličnejše dejavnike in motnje.

Četrta značilnost je pomemben zaplet programske opreme in informacijsko podporo oblikovanje. Ne govorimo le o kvantitativnem povečanju obsega, ampak tudi o ideološkem zapletu, ki je povezan s potrebo po ustvarjanju jezikov komunikacije med oblikovalcem in računalnikom, razvitimi podatkovnimi bankami, programi za izmenjavo informacij med sestavni deli sistemi, programi za načrtovanje. Kot rezultat zasnove nastanejo novi, naprednejši OVE, ki se od svojih analogov in prototipov razlikujejo po večji učinkovitosti zaradi uporabe novih fizikalnih pojavov in principov delovanja, naprednejši elementarni bazi in strukturi, izboljšanih zasnovah in progresivnosti. tehnoloških procesov.

4.2. Načela oblikovanja sistemov računalniško podprtega projektiranja za gradbeništvo in tehnologijo

Pri izdelavi CAD sistema jih vodijo naslednja načela celotnega sistema:

Načelo vključitev je, da zahteve za ustvarjanje, delovanje in razvoj CAD določa kompleksnejši sistem, ki vključuje CAD kot podsistem. Takšne zapleten sistem morda na primer integriran sistem ASNI - CAD - sistemi za vodenje procesov podjetja, CAD industrije itd.
Načelo enotnost sistema zagotavlja zagotavljanje integritete CAD s komunikacijo med njegovimi podsistemi in delovanjem nadzornega podsistema CAD.
Načelo zapletenost zahteva skladnost oblikovanja posameznih elementov in celotnega objekta kot celote v vseh fazah oblikovanja.
Načelo informacijska enotnost določa konsistentnost informacij posamezne podsisteme in komponente CAD. To pomeni, da mora programska oprema komponente CAD uporabljati običajne izraze, simbole, konvencije, domensko specifične programske jezike in načine predstavitve informacij, ki jih običajno določijo ustrezni normativni dokumenti. Načelo enotnosti informacij predvideva zlasti namestitev vseh datotek, ki se večkrat uporabljajo pri oblikovanju različnih objektov v podatkovne banke. Zaradi informacijske enotnosti se lahko rezultati reševanja enega problema v CAD brez preurejanja ali obdelave prejetih podatkovnih nizov uporabijo kot začetne informacije za druge načrtovalne probleme.
Načelo kompatibilnost je to jeziki, kode, informacije in specifikacije strukturne povezave med podsistemi in komponentami CAD morajo biti usklajene, da se zagotovi skupno delovanje vseh podsistemov in vzdržuje odprta struktura CAD na splošno. Torej uvedba kakršne koli nove strojne ali programske opreme v CAD ne bi smela povzročiti sprememb v že delujočih orodjih.
Načelo invariantnost določa, da morajo biti podsistemi in komponente CAD, če je mogoče, univerzalni ali tipični, torej nespremenljivi glede na načrtovane objekte in panožne posebnosti. Za vse CAD komponente je to seveda nemogoče. Vendar pa je veliko komponent, kot so programi za optimizacijo, obdelava podatkovnih nizov in drugo, mogoče narediti enake za različne tehnične objekte.

Kot rezultat zasnove nastajajo novi, naprednejši OVE, ki se od svojih analogov in prototipov razlikujejo po večji učinkovitosti zaradi uporabe novih fizikalnih pojavov in principov.

Sistemi za računalniško podprto načrtovanje (CAD) RES. Moskovska državna univerza za tiskarsko umetnost Sestavni deli procesa oblikovanja

3 . Sestava elektronskih sistemov CAD

4 . Hierarhične ravni predstavljanja elektronskih naprav

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Podobni dokumenti

4.1. Definicija, namen, namen

4.2. Načela oblikovanja sistemov računalniško podprtega projektiranja za gradbeništvo in tehnologijo

Priljubljeno