Автоматизираното проектиране се нарича проектиране, извършено от лице, взаимодействащо с компютър. Степента на автоматизация може да бъде различна и се оценява от дела на проектантската работа, извършена на компютър без човешка намеса. Когато =0, проектирането се нарича неавтоматизирано, когато =1 – автоматично.

Системата за автоматизирано проектиране е организационна и техническа система, състояща се от набор от инструменти за автоматизация на дизайна, които взаимодействат с отделите на проектантската организация и извършват компютърно проектиране.

Разработване на средства за автоматизация за комплексно проектиране електронни системипреследва следните цели:

намаляване на времето и разходите за разработване и внедряване на продукта;

намаляване на броя на грешките в дизайна;

осигуряване на възможност за промяна на проектните решения и намаляване на времето, необходимо за проверка и изпитване на продуктите.

Проблемите, решавани на различни етапи на проектиране, могат да бъдат разделени на три групи: синтез и анализ. Задачата на анализа е да изследва поведението и свойствата на системата за дадени характеристики на външната среда, нейните компоненти и структурата на системата (или нейния модел). Според общата теория на системите синтезът е процес на генериране на функции и структури, които са необходими и достатъчни за получаване на определени резултати. Чрез идентифициране на функциите, изпълнявани от системата, те дефинират определена система, за която се знае само какво ще прави.

В тази връзка етапът на синтеза на функцията се нарича абстрактен синтез. Има и етапи на структурен и параметричен синтез. При структурния синтез се определя структурата на обекта - съвкупността от съставните му елементи и начините на тяхното свързване помежду си (в рамките на обекта и с външната среда). Параметричният синтез се състои в определяне на числените стойности на параметрите на елементите при дадена структура и условия на работа (т.е. необходимо е да се намери точка или област в пространството на вътрешните параметри, в които са изпълнени определени условия).

Разработването на CAD е основен научен и технически проблем. Въпреки големите разходи за труд (50-200 квалифицирани специалисти), създаването на интегрирана ARPA в различни области на технологиите е необходимост, причинена от нарастващата сложност на проектните обекти. Имайки предвид горното, можем да формулираме основните изисквания, на които трябва да отговарят CAD системите:

1. Имат универсална структура, която прилага принципите на декомпозиция и йерархия (блоково-йерархичен подход). Освен това системите за проектиране на различни нива на йерархията трябва да бъдат информационно последователни. Съгласуваността на информацията означава, че за последователни процедури за проектиране изходът на една от тях може да бъде вход на друга без необходимост от трансформация.

2. Имат висока степен на интеграция. Степента на интеграция трябва да е такава, че да гарантира изпълнението на целия път на проектиране: от предлагането на идея до изпълнението на проекта. Важна роля в осигуряването на интеграцията на инструментите за проектиране играят така наречените рамки, CAD системи, които осигуряват както интегрирането на различни инструменти за проектиране и данни, така и изпълнението на функциите за управление с помощта на един потребителски интерфейс.

3. Извършване на дизайн в реално време. Намаляването на времето, необходимо за взаимодействие на CAD с потребителя, се осигурява от наличието на оперативни технически средствавзаимодействието между разработчика и системата, ефективността на процедурите за проектиране и др.

4. CAD структурата трябва да е отворена, т.е. имат свойството за удобно разширяване на подсистемите при подобряването му.

5. Имат средства за контрол на входната и изходната информация.

6. Имате средства за автоматично извършване на промени в проекта.

2. Структура на хардуерно-програмния комплекс CAD

Целият хардуер и софтуер, които съставляват основния CAD софтуер, могат да бъдат класифицирани според функциите, които изпълняват:

софтуер (MS);

езикова подкрепа (LS);

софтуер (софтуер);

техническа поддръжка (ТО);

информационно осигуряване (ИС);

организационна подкрепа (ОО);

ML включва: теория, методи, математически модели, алгоритми, използвани в автоматизираното проектиране.

LO е представен от набор от езици, използвани в компютърно проектиране. Основната част от LO са езиците за комуникация между човек и компютър.

Софтуерът е набор от машинни програми и съответната документация. Разделя се на общосистемен и приложен. Компонентите на софтуера за цялата система са напр. операционни системи, компилатори и др. Тези софтуерни инструменти са предназначени да организират функционирането на технически средства, т.е. за планиране и управление на изчислителния процес.

Приложният софтуер е създаден за нуждите на CAD. Обикновено се представя под формата на приложни софтуерни пакети (APP), всеки от които обслужва определен етап от процеса на проектиране.

Компонентите на TO са набор от взаимосвързани и взаимодействащи технически средства (например компютри, средства за предаване, въвеждане, показване и документиране на данни), предназначени за компютърно проектиране.

AI интегрира данните, необходими за компютърно проектиране. Те могат да бъдат представени под формата на определени документи на различни носители, съдържащи справочна информация за параметрите на проектния обект, междинни резултати и др.

Основната част от CAD IO е банка данни (DDB), която е набор от инструменти за централизирано натрупване и колективно използване на данни в CAD. BND се състои от база данни (DB) и система за управление на база данни (DBMS). БД - самите данни, намиращи се в паметта на компютъра и структурирани в съответствие с правилата, приети в този БНД. СУБД е набор от софтуерни инструменти, които осигуряват функционирането на BND. Използвайки СУБД, данните се записват в BND, извличат се според заявките на потребителя и приложните програми и др.

Процесът на автоматизирано проектиране е последователно взаимодействие голям брой софтуерни модули. Взаимодействието на модулите се проявява главно в управляващите връзки (подредени преходи от изпълнението на един програмен модул към изпълнението на друг) и информацията (използване на едни и същи данни в различни модули) (виж фиг. 1 и 2).

При проектирането сложни системиЗначителен е проблемът с информационната координация на различни софтуерни модули. Има три основни начина за реализиране на информационни връзки:

чрез прехвърляне на параметри от извикващата програма към извикваната програма;

чрез общи части (зони за обмен) на взаимодействащи модули;

чрез банката данни.

Осъществяването на информационни връзки чрез прехвърляне на параметри означава, че се прехвърлят или параметри, или техните адреси. Използва се, когато обемът на предаваните данни е относително малък и структурата му е проста.

Осъществявайки информационни връзки през зоната за обмен, всеки модул трябва да изпраща данни към зоната за обмен, като ги представя във вид, приемлив от гледна точка на изискванията на който и да е от другите модули. Тъй като изискванията за структурата на данните на всеки потребителски модул на данни могат да бъдат различни, методът за комуникация чрез зони за обмен е относително лесен за изпълнение само с малък и стабилен брой информационни връзки. Те се използват за програмни модули в рамките на конкретен софтуер.

Ако едни и същи модули могат да бъдат включени в различни процедури за проектиране и да взаимодействат с много модули, тогава е препоръчително да се унифицират средствата за обмен на информация. Това обединение се осъществява с помощта на концепцията BND. Основната характеристика на информацията, съхранявана в BND, е нейната структура. Основните предимства на информационното взаимодействие на BND са следните:

Премахват се ограниченията за броя на поддържаните процедури за проектиране;

Възможна е разработка и модификация на софтуерната система;

Възможно е модифициране на модернизацията на техническите средства за съхранение на данни без промяна на ППС;

Гарантирана е целостта на данните.

Реализирането на информационни връзки чрез базата данни обаче има и своите недостатъци, свързани главно със значителното време, изразходвано за търсене на данни в базата данни.

ориз. 1. Графика, отразяваща управленските връзки.

ориз. 2. Графика, отразяваща информационните връзки.

ориз. 3. Осъществяване на информационни връзки чрез СУБД.

3 . Състав на CAD електронни системи

Съвременният CAD е сложен софтуерно-хардуерен комплекс, наричан в научната и техническата литература „работна станция“ (PC).

ориз. 3. Структура на работната станция за проектиране на електронни системи.

ориз. 4. Структура на CAD софтуера.

4 . Йерархични нива на представяне на електронни устройства

Основният метод за проектиране, използващ CAD, е блоково-йерархичният метод или методът за разлагане на сложен обект на подсистеми (блокове, възли, компоненти). В този случай описанието на сложна система се разделя на йерархични нива (нива на абстракция) според степента на детайлност, в която се отразяват свойствата на системата. На всяко ниво на представяне на проекта има собствена концепция за система, подсистема, елемент на системата, законът за функциониране на елементите на системата като цяло и външни влияния.

Именно тези понятия определят едно или друго ниво на йерархията на представяне на устройството. Подсистемата е част от система, която е съвкупност от някои от нейните елементи, идентифицирани по определена функционална характеристика и е подчинена по своята цел на функциониране на една единствена цел на функциониране на цялата система. Елемент на система се разбира като част от нея, която изпълнява специфична(и) функция(и) и не подлежи на декомпозиция на дадено ниво на разглеждане. Неделимостта на един елемент е понятие, но не и физическо свойство на този елемент. Използвайки концепцията за елемент, дизайнерът си запазва правото да премине на друго ниво въз основа на част или чрез комбиниране на няколко елемента в един.

На горното йерархично ниво целият сложен обект се разглежда като набор от взаимодействащи подсистеми. На следващото йерархично ниво подсистемите се разглеждат отделно като системи, състоящи се от определени компоненти (елементи) и имат по-голяма детайлност в описанието си. Това йерархично ниво е нивото на подсистемите. Броят на йерархичните нива винаги е ограничен. Нивата се характеризират с това, че наборът от типове елементи, от които може да бъде съставена подсистема за проектиране, е ограничен. Такъв набор се нарича основа на ниво.

Методът на декомпозиция създава сериозни проблеми при създаването на CAD системи:

определяне на йерархични нива и основи за тях;

разработване на математически софтуер;

картографиране от една база в друга и т.н.

Метод за йерархично представяне на проектиран обект, използван от разработчиците електронни схемии системи, може да се основава на два начина за представяне (описване) на елементи: структурен и поведенчески.

Структурният метод включва описание на системен елемент като набор от взаимосвързани елементи от по-ниско ниво, като по този начин се определя основата на това ниво. Структурната форма на йерархията на проекта предполага процес на декомпозиция или разделяне на проекта, така че на всяко ниво, което е избрано за моделиране, се изгражда системен модел като набор от взаимосвързани елементи, дефинирани за това ниво. Тук веднага възниква въпросът: как се определят тези елементи? Най-често те се формират с помощта на елементи от следващото, по-ниско ниво. Така, както е показано на фиг. 5, проектът може да бъде представен като дърво, с различни нива на йерархията на абстракцията, съответстващи на техните собствени нива на това дърво. На ниво лист на дървото се определя поведението на дизайнерските елементи от най-ниското ниво. Поведенческият метод включва описание на системен елемент въз основа на входно/изходни зависимости, използвайки определена процедура. Освен това това описание се определя от някаква собствена процедура и не се описва с помощта на други елементи. Следователно се използва поведенчески модел за описание на елементите на ниво лист на дървото на проекта. Тъй като поведенческият модел на проекта може да съществува на всяко ниво, различните части на проекта могат да имат поведенчески описания на различни нива.

ориз. 5. Проектът, представен под формата на пълно (а) и непълно (б) дърво.

На фиг. Фигура 5(a) показва „пълното“ дърво на проекта, където всички поведенчески описания се формират на едно и също ниво. Фигура 5 (b) показва дизайна, представен под формата на частично дърво, където поведенческите описания принадлежат към различни нива. Тази ситуация възниква, защото често е желателно разработчикът да изгради и анализира връзките между компонентите на системата, преди да завърши дизайна. Следователно не е необходимо да имате спецификациите на всички компоненти на системата, например, на ниво логически порти, за да можете да контролирате проекта като цяло за липса на грешки. Такъв контрол се осъществява с помощта на многостепенно моделиране, т.е. моделиране, при което поведенческите описания на компонентните модели се отнасят до различни нива на йерархията. Важно допълнително предимство на този подход е, че подобрява ефективността на моделирането.

От гледна точка на разработчика на хардуер, има шест основни нива на йерархия, показани на фиг. 6.

ориз. 6. Нива на йерархия на представяне на електронни системи.

Това са системата, микросхемата (или IC), регистърът, портата, схемата и топологичните нива. Фигурата показва, че йерархията на нивата на представяне има формата на пресечена пирамида. Разширяването на пирамидата надолу отразява увеличаване на степента на детайлност, т.е. броя на елементите, които трябва да се вземат предвид при описанието на проектираното устройство на това ниво.

В табл 1 е показана характеристиката на нивата - посочени са структурните елементи и поведенческото представяне за всяко ниво.

Таблица 1. Йерархия на моделите

На най-ниското ниво силициевите геометрични форми се използват като основни примитиви, които представляват дифузия, полисилиций и области на метализация на повърхността на силиконова матрица. Комбинацията от тези форми изглежда имитира процеса на създаване на кристал от гледна точка на разработчика. Тук представянето е само чисто структурно (не поведенческо).

На следващото по-високо ниво, нивото на веригата, представянето на дизайна се формира чрез взаимовръзки на традиционни активни и пасивни елементи на веригата: резистори, кондензатори и биполярни и MOSFET транзистори. Връзката на тези компоненти се използва за моделиране на поведението на електрическа верига, изразена с помощта на връзки между напрежения и токове. Диференциалните уравнения могат да се използват за описание на поведението на това ниво.

Третото ниво, нивото на логическата врата, традиционно играе основна роля в проектирането на цифрови схеми и системи. Той използва основни елементи като И, ИЛИ и НЕ логически портове и различни видове тригери. Връзката на тези примитиви ни позволява да обработваме комбинационно и последователно логика. Формалният апарат за описание на поведението на това ниво е булевата алгебра.

Над нивото на портата в йерархията е нивото на регистъра. Тук основните елементи са компоненти като регистри, броячи, мултиплексори и аритметични логически устройства (ALU). Поведенческо представяне на дизайн на ниво регистър е възможно с помощта на таблици на истината, таблици на състояния и езици за прехвърляне на регистър.

Над нивото на регистъра е нивото на чипа (или IC). На ниво чип компоненти като микропроцесори, устройства с основна памет, серийни и паралелни портове и контролери за прекъсване действат като елементи. Въпреки че границите на микросхемите са и границите на елементите на моделите, възможни са и други ситуации. По този начин набор от микросхеми, които заедно образуват едно функционално устройство, може да бъде представен като един елемент. Илюстративен пример тук е моделирането на битово-модулен процесор. Възможен е и алтернативен вариант - когато елементите представляват отделни секции от една микросхема, например на етапа на анализ на техническите спецификации и разлагане. Основна характеристикатук е, че елементът представлява голям логически блок, където за дълги и често сближаващи се пътища за обработка на данни е необходимо да се представят зависимостите на изходите от входовете. Както в случая на елементи от по-ниски нива, елементите на нивото на микросхемата не са изградени йерархично от по-прости примитиви, а представляват единични моделни обекти. Така че, ако трябва да моделирате сериен I/O порт (универсален асинхронен трансивър, UART), съответният модел не се изгражда чрез свързване на по-прости функционални модели на блокове като регистри и броячи, тук самият UART става базов модел. Тези типове модели са важни за OEM производителите, които купуват чипове от други производители, но не знаят вътрешната им структура на ниво логически порт, тъй като това обикновено е частна тайна. Поведенческото описание на модела на ниво микросхема се основава на връзката вход-изход на всеки конкретен IC алгоритъм, реализиран от дадена IC. Най-високото ниво е системното ниво. Елементите на това ниво са процесорът, паметта и превключвателят (шината) и т.н. Описанието на поведението на това ниво включва такива основни данни и характеристики като например скоростта на процесора в милиони инструкции в секунда (мегофлопс) или пропускателната способност на пътя за обработка на данни (bit/s). От масата 1 и по-горе се вижда, че структурните или поведенчески характеристики на съседни нива се припокриват до известна степен. Например, както в регистъра, така и на ниво микросхема, може да се използва представяне, използващо GSA. Въпреки това, структурното представяне на двете нива е напълно различно, поради което те са разделени. Нивата на микросхемата и системата имат по същество едни и същи елементи, но те са напълно различни по своите поведенчески характеристики. По този начин поведенческите модели на ниво IC позволяват изчисляването на подробни индивидуални отговори под формата на цели числа и битови стойности. А поведенческото представяне на системно ниво има сериозно ограничение - то служи предимно за моделиране на капацитета на системата или определяне на стохастичните параметри на системата. На практика изгледът за проектиране на системно ниво се използва предимно за сравнителна оценка на различни архитектури. Като цяло трябва да се използват различни модели на ниво, ако изискванията, поведенчески или структурни, са различни.

Последната концепция, свързана с йерархичното представяне на проект, е така нареченият прозорец на проекта.

Този термин се отнася до група от нива на дърво на проекта, с които работи всеки конкретен разработчик. По този начин прозорецът на проекта за проектиране на VLSI обхваща нива на силиций, верига, порта, регистър и чип. Компютърният дизайнер, от друга страна, обикновено се интересува от прозорец, покриващ нивата на портата, регистъра, чипа и системата. Това е концепцията на прозореца на проекта, която е в основата на многостепенния дизайн. Тъй като сложността на VLSI се увеличава, ще стане непрактично да се включи слой на порта в прозореца за проектиране, тъй като стотици хиляди логически порти могат да бъдат поставени на един чип. Нивото на регистъра, макар и със сигурност по-малко сложно от нивото на порта, може също да съдържа незадължителни подробности за тези, които се интересуват само от VLSI I/O сигнали.

Така от гледна точка на конструктора на машината самият VLSI ще се превърне в елемент от дизайна.

ориз. 7. Пример за изпълнение на нива на представяне на многопроцесорна система.

Изпращането на вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Тестпо темата:

Етапи на проектиране на електронни системи

Проектното решение е междинно описание на проектирания обект, получено на едно или друго йерархично ниво, в резултат на изпълнение на процедура (на съответното ниво).

Процедурата по проектиране е неразделна част от процеса на проектиране. Примери за процедури за проектиране са синтез на функционалната диаграма на проектираното устройство, моделиране, проверка, маршрутизиране на връзки върху печатна платка и др.

Проектирането на електроцентрала е разделено на етапи. Етапът е специфична последователност от процедури за проектиране. Общата последователност от етапи на проектиране е следната:

изготвяне на технически спецификации;

въвеждане на проект;

архитектурно проектиране;

функционален и логичен дизайн;

схемно проектиране;

топологичен дизайн;

изработка на прототип;

определяне на характеристиките на устройството.

Изготвяне на технически спецификации. Определят се изискванията към проектирания продукт, неговите характеристики и се формират техническите спецификации за дизайна.

Въвеждане на проекта. Всеки етап на проектиране има свои собствени средства за въвеждане, освен това много системи от инструменти предоставят повече от един начин за описание на проекта.

Графично и високо ниво текстови редакториописания на проекти модерни системидизайн. Такива редактори дават възможност на разработчика да начертае блокова диаграма голяма система, присвояване на модели на отделни блокове и свързване на последните чрез шини и пътища за предаване на сигнала. Редакторите, като правило, автоматично свързват текстови описания на блокове и връзки със съответните графични изображения, като по този начин осигурява цялостно моделиране на системата. Това позволява на системните инженери да не променят обичайния си стил на работа: те все още могат да мислят, скицирайки блок-схема на своя проект като на лист хартия, като в същото време ще бъде въведена и натрупана точна информация за системата.

Логически уравнения или принцип електрически схемичесто се използват много успешно за описание на основната интерфейсна логика на интерфейса.

Таблиците на истината са полезни за описание на декодери или други прости логически блокове.

Езиците за описание на хардуера, които съдържат конструкции от тип машина за състояние, обикновено са много по-ефективни при представянето на по-сложни логически функционални блокове, като контролни блокове.

Архитектурен дизайн. Представлява дизайна на електронното устройство до ниво предаване на сигнал към процесора и паметта, паметта и контролния блок. На този етап се определя съставът на устройството като цяло, определят се неговите основни хардуерни и софтуерни компоненти.

Тези. проектирането на цялостна система с представяне на високо ниво за проверка на правилността на архитектурните решения се извършва, като правило, в случаите, когато се разработва по принцип нова системаи всички архитектурни въпроси трябва да бъдат внимателно обмислени.

В много случаи цялостният дизайн на системата изисква включването на неелектрически компоненти и ефекти в дизайна, които да бъдат тествани в един пакет за симулация.

Елементите на това ниво са: процесор, памет, контролери, шини. При конструиране на модели и симулиране на системата тук се използват методи на теория на графите, теория на множествата, теория на марковските процеси, теория на масовото обслужване, както и логически и математически средства за описание на функционирането на системата.

На практика се предвижда изграждане на параметризирана архитектура на системата и избор на оптимални параметри за нейното конфигуриране. Следователно, съответните модели трябва да бъдат параметризирани. Конфигурационните параметри на архитектурния модел определят кои функции ще бъдат реализирани хардуерно и кои софтуерно. Някои опции за конфигурация на хардуера включват:

число, битова дълбочина и пропускателна способностшинна система;

време за достъп до паметта;

размер на кеш паметта;

брой процесори, портове, регистрови блокове;

капацитет на буферите за пренос на данни.

А параметрите за конфигурация на софтуера включват например:

параметри на планировчика;

приоритет на задачите;

интервал "извозване на боклук";

максималният разрешен CPU интервал за програмата;

параметри на подсистемата за управление на паметта (размер на страницата, размер на сегмента, както и разпределение на файловете между дисковите сектори;

Конфигурационни параметри за трансфер на данни:

стойност на интервала на изчакване;

размер на фрагмента;

параметри на протокола за откриване и коригиране на грешки.

ориз. 1 - Последователност на проектантските процедури за етапа на архитектурното проектиране

При интерактивния дизайн на системно ниво функционалните спецификации на системно ниво първо се въвеждат под формата на диаграми на потока от данни и типовете компоненти се избират за изпълнение на различни функции (Фигура 1). Основната задача тук е да се разработи системна архитектура, която да задоволи определените изисквания за функционалност, скорост и цена. Грешките на архитектурно ниво са много по-скъпи от решенията, взети по време на процеса на физическо внедряване.

Архитектурните модели са важни и отразяват логиката на поведението на системата и нейните времеви характеристики, което прави възможно идентифицирането на функционални проблеми. Те имат четири важни характеристики:

те точно представят функционалността на хардуера и софтуерни компонентиизползване на абстракции на данни от високо ниво под формата на потоци от данни;

архитектурните модели абстрактно представят технологията за изпълнение под формата на времеви параметри. Конкретната технология на изпълнение се определя от конкретните стойности на тези параметри;

архитектурните модели съдържат схеми, които позволяват на много функционални блокове да споделят (споделят) компоненти;

тези модели трябва да могат да се параметризират, типизират и могат да се използват повторно;

Симулацията на системно ниво позволява на разработчика да оцени алтернативни вариантисистемни проекти по отношение на тяхната връзка функционалност, показатели за ефективност и разходи.

Система от инструменти за проектиране отгоре надолу (ASIC Navigator, Compass Design Automation) за ASIC и системи.

Опит за освобождаване на инженерите от проектиране на ниво клапан.

Logic Assistant (логически асистент);

Асистент дизайн;

ASIC Synthesizez (ASIC синтезатор);

Това е унифицирана среда за проектиране и анализ. Позволява ви да създадете спецификация на ASIC чрез въвеждане на графични и текстови описания на вашите проекти. Потребителите могат да опишат своите дизайни, като използват повечето методи за въвеждане на високо ниво, включително блок-схеми, булеви формули, диаграми на състоянието, езикови изрази VHDL и Verilog и др. Софтуерни инструментии системите ще поддържат тези методи за въвеждане като основа за всички последващи процеси на проектиране на ASIC системи.

Общата архитектура на проектираната ASIC може да бъде представена под формата на взаимосвързани функционални блокове, без да се взема предвид тяхното физическо разделение. След това тези блокове могат да бъдат описани по начин, който най-добре отговаря на специфичните характеристики на всяка функция. Например, потребителят може да опише управляваща логика, използвайки диаграми на състоянието, аритметични функционални блокове, използвайки диаграми на пътя на данните, и алгоритмични функции, използвайки VHDL. Окончателното описание може да бъде комбинация от текст и графика и служи като основа за анализ и внедряване на ASIC.

Подсистемата Logic Assistant преобразува получената спецификация в поведенчески VHDL код. Този код може да бъде обработен с помощта на VHDL система за моделиране, разработена от трета страна. Модифицирането на спецификацията на поведенческо ниво дава възможност да се правят промени и отстраняване на грешки в началните етапи на проектиране.

Асистент по дизайн

След като спецификацията бъде проверена, тя може да бъде показана на ASIC устройството. Първо, обаче, потребителят трябва да реши как най-добре да реализира проект от такова високо ниво. Описанието на дизайна може да бъде картографирано върху една или повече гейт матрици или интегрални схеми въз основа на стандартни елементи.

Dising Assistant помага на потребителите да оценят различни опции, за да постигнат оптимално внедряване. Д.А. по указание на потребителя, определя прогнозния размер на чипа, възможните методи на опаковане, консумацията на енергия и прогнозния брой логически портове за всяка опция за разлагане и за всеки тип ASIC.

След това потребителят може интерактивно да извърши анализ какво ще стане, за да проучи алтернатива технически решенияс различни вариантидекомпозиция на проекта или подреждане и преместване на стандартни елементи за случай на масиви от врати. По този начин потребителят може да намери оптималния подход, който отговаря на изискванията на спецификацията.

ASIC синтезатор

След като бъде избрана определена опция за проектиране, нейното поведенческо описание трябва да бъде преобразувано в представяне на ниво логическа врата. Тази процедура е много трудоемка.

На ниво порта следното може да бъде избрано като структурни елементи: логически портали, тригери и таблици на истината и логически уравнения като средства за описание. При използване на регистровото ниво структурните елементи ще бъдат: регистри, суматори, броячи, мултиплексори, а средствата за описание ще бъдат таблици на истинност, микрооперационни езици, преходни таблици.

На функционално-логическо ниво са широко разпространени така наречените логически симулационни модели или просто симулационни модели (ИМ). ИМ отразяват само външната логика и времеви характеристики на функциониране на проектираното устройство. Обикновено в MI вътрешните операции и вътрешната структура не трябва да са подобни на съществуващите в реалното устройство. Но симулираните операции и времеви характеристики на функциониране, както се наблюдават външно, в IM трябва да бъдат адекватни на тези, които съществуват в реално устройство.

Моделите на този етап се използват за проверка на правилното изпълнение на зададени алгоритми за функциониране на функционална или логическа схема, както и времеви диаграми на устройството, без специфична хардуерна реализация и като се вземат предвид характеристиките на елементната база.

Това се прави с помощта на методи за логическо моделиране. Логическото моделиране означава симулиране на компютър на работата на функционална верига в смисъл на преместване на информация, представена под формата на логически стойности "0" и "1" от входа на веригата към нейния изход. Проверката на функционирането на логическа схема включва както проверка на изпълнението на веригата логически функциии проверка на времевите връзки (наличие на критични пътища, рискове от повреда и надпревара на сигнала). Основните задачи, решавани с помощта на модели от това ниво, са проверка на функционалността и електрически схеми, анализ на диагностични тестове.

Проектирането на вериги е процес на разработване на основни електрически вериги и спецификации в съответствие с изискванията на техническите спецификации. Проектираните устройства могат да бъдат: аналогови (генератори, усилватели, филтри, модулатори и др.), цифрови (различни логически схеми), смесени (аналогово-цифрови).

На етапа на проектиране на схемата електронните устройства са представени на ниво верига. Елементите на това ниво са активни и пасивни компоненти: резистор, кондензатор, индуктор, транзистори, диоди и др. Типичен фрагмент от верига (шлюз, тригер и т.н.) също може да се използва като елемент на ниво верига. Електронната схема на проектирания продукт е комбинация от идеални компоненти, която доста точно отразява структурата и елементния състав на проектирания продукт. Приема се, че идеалните компоненти на веригата допускат математическо описание със зададени параметри и характеристики. Математическият модел на компонент на електронна верига е ODE по отношение на променливите: ток и напрежение. Математическият модел на устройство е представен от набор от алгебрични или диференциални уравнения, които изразяват връзките между токовете и напреженията в различни компоненти на веригата. Математическите модели на типични фрагменти от веригата се наричат ​​макромодели.

Етапът на проектиране на веригата включва следните процедури за проектиране:

структурен синтез - изграждане на еквивалентна схема на проектираното устройство

изчисляването на статичните характеристики включва определяне на токове и напрежения във всеки възел на веригата; анализ на ток-напреженови характеристики и изследване на влиянието на компонентните параметри върху тях.

изчисляването на динамичните характеристики се състои в определяне на изходните параметри на веригата в зависимост от промените във вътрешните и външните параметри (едновариантен анализ), както и оценка на чувствителността и степента на дисперсия спрямо номиналните стойности на изходните параметри в зависимост върху входните и външните параметри на електронната схема (многовариантен анализ).

параметрична оптимизация, която определя такива стойности на вътрешните параметри на електронна схема, които оптимизират изходните параметри.

Има дизайн отгоре надолу (отгоре надолу) и отдолу нагоре (отдолу нагоре). При дизайн отгоре надолу, използване на стъпки високи ниваизгледи на устройства, отколкото етапи, използващи по-ниски йерархични нива. При дизайна отдолу нагоре последователността е обратната.

Когато разглеждате дърво на проекта, можете да посочите две дизайнерски концепции: отдолу нагоре (отдолу нагоре) и отгоре надолу (отгоре надолу). Тук думата "горна" се отнася за корена на дървото, а думата "долна" се отнася за листата. С дизайна отгоре надолу работата може да започне вече, когато разработчикът вече знае само функциите на root - и той (или тя) първо разбива root на определен набор от примитиви от по-ниско ниво.

След това разработчикът продължава да работи с основното ниво и разбива примитивите на това ниво. Този процес продължава, докато достигне листните възли на проекта. За да се характеризира дизайнът отгоре надолу, е важно да се отбележи, че дялът на всяко ниво е оптимизиран според един или друг обективен критерий. Тук дялът не е обвързан от рамката на „това, което вече съществува“.

Терминът "дизайн отдолу нагоре" е малко погрешно, тъй като процесът на проектиране все още започва с дефиниране на корена на дървото, но в този случай разделянето се извършва въз основа на това какви компоненти вече са там и могат да се използват като примитиви ; с други думи, когато се разделя, разработчикът трябва да приеме кои компоненти ще бъдат представени в листови възли. Тези много „долни“ части ще бъдат проектирани първо. Дизайнът отгоре надолу изглежда най-подходящият подход, но неговата слабост е, че получените компоненти не са „стандартни“, което увеличава цената на проекта. Следователно комбинацията от методи за проектиране отдолу нагоре и отгоре надолу изглежда най-рационална.

Според прогнозите, по-голямата част от инженерите по електроника и електроника компютърни технологиище използва методология отгоре надолу. Те ще станат по същество системни инженери, като значителна част от времето им ще отделят за проектиране на продукти на поведенческо ниво.

Проектирането на електронни системи днес следва методология отдолу нагоре, като първата стъпка в процеса на проектиране обикновено е въвеждане на описание на верига на структурно ниво (очевидно на ниво IC и отделни компоненти). След определяне на структурата се въвежда описание на поведението на тази система на един или друг език за описание на това оборудване и се извършва модулация. В този случай електронната част на проекта се изпълнява ръчно, тоест без използване на инструменти за проектиране.

Нарастващата сложност на проектираните системи води до факта, че разработчиците практически губят способността си интуитивно да анализират проекта, т.е. да оценят качеството и характеристиките на спецификацията на дизайна на системата. А моделирането на системно ниво с помощта на архитектурни модели (като първи етап от процеса на проектиране отгоре надолу) предоставя такава възможност.

В случай на проектиране отгоре надолу, двете стъпки на проектиране отдолу нагоре, описани по-горе, се изпълняват в обратен ред. Дизайнът отгоре надолу се фокусира върху поведенческото представяне на проектираната система, а не върху нейното физическо или структурно представяне. Естествено, крайният резултат от проектиране отгоре надолу също е структурно или схематично представяне на проекта.

Въпросът тук е, че проектирането отгоре надолу изисква системни архитектурни модели, а проектирането отдолу нагоре изисква структурни модели.

Предимства (за всички CAD системи):

1) Методологията на проектиране отгоре надолу служи като предпоставка за паралелен дизайн: координирано развитие на хардуерни и софтуерни подсистеми.

2) Въвеждането на метода на проектиране отгоре надолу се улеснява от инструменти за логически синтез. Тези инструменти осигуряват трансформирането на логически формули във физически приложими описания на ниво логически порт.

Благодарение на това:

опростена физическа реализация

ефективно използване на времето за проектиране

технологичните шаблони се използват ефективно

Въпреки това, за сложни проекти с мащаби от няколкостотин хиляди логически порта, е желателно да можете да оптимизирате глобално чрез моделиране и анализ на системно ниво.

3) Методологията за проектиране отгоре надолу се основава на факта, че спецификацията на проекта се създава автоматично въз основа на първоначалните функционални изисквания. Именно функционалните изисквания са първоначалният компонент при проектирането на сложни системи. Благодарение на това този подход намалява вероятността от неработеща система. В много случаи отказът на проектирана система е причинен от несъответствие между функционалните изисквания и проектните спецификации.

4) Друга потенциална полза от дизайна отгоре надолу е, че позволява разработването на ефективни тестове за проверка и валидиране на дизайна, както и тестови вектори за контрол на произведените продукти.

5) Резултатите от моделирането на системно ниво могат да послужат като основа за количествена оценка на проекта още в началните етапи на проектиране. На по-късни етапи е необходима симулация на ниво логическа врата за проверка и валидиране на дизайна. Една хомогенна среда за проектиране ще ви позволи да сравните резултатите от симулацията, получени на първия и следващите етапи на проектиране.

Подобни документи

Концепция, задачи и проблеми на автоматизацията на проектирането на сложни електронни системи. Структура на хардуерно-програмния комплекс CAD. Описание на микросхемата, регистъра, вентила и силициевите нива на представяне на многопроцесорни системи.

резюме, добавено на 11.11.2010 г


Моделиране на усилвател на мощност аудио честоти(UMZCH), за да се провери съответствието на неговите характеристики технически изискванияизисквания за този тип устройства. Изучаване на основните процедури за проектиране на етапа на проектиране на веригата.

курсова работа, добавена на 07.07.2009 г


Типична схемапроцес на компютърно проектиране на ВЕИ. Класификация на проектните проблеми, решавани в процеса на проектиране на ВЕИ. CAD структура, математическа поддръжка, езикова поддръжка. Езици за диалог, техните разновидности и видове.

резюме, добавено на 10.12.2008 г


Алгоритмичните методи се използват широко за измерване и изчисляване на параметри математически моделирадиокомпоненти в системи за компютърно проектиране на електронни схеми. За тяхното проектиране се използват електронни компютри.

дисертация, добавена на 15.12.2008 г


Система за моделиране на вериги електронни устройства. Математическо описание на обекти на управление; определяне на параметри на технологични обекти. Оценка на показателите за качество на самоходни оръдия. Изчисляване на линейни непрекъснати системи, тяхната структурна оптимизация.

курс на лекции, добавен на 05/06/2013


Анализ на текущото състояние на проектирането на приемо-предавателни радиоустройства. Описание на системи за подпомагане на вземането на решения, перспективи за използване на такива системи в областта на дизайна. Изчисляване на честотната лента на високочестотния път на приемника.

дисертация, добавена на 30.12.2015 г


Основни методи за проектиране и разработка на електронни устройства. Изчисляване на техните статични и динамични параметри. Практическо приложение на пакета за симулация на верига MicroCap 8 за моделиране на усилвател в честотната и времевата област.

курсова работа, добавена на 23.07.2013 г


Режими на работа, видове технически средства на системи за телевизионно видеонаблюдение, етапи и алгоритъм за проектиране. Опции за избор на монитор и най-популярните записващи устройства. Класификация на камерите, характеристики на вътрешна и външна инсталация.

резюме, добавено на 25.01.2009 г


Принципи на проектиране на комплекс от технически средства автоматизирани системиуправление. Изисквания към специализираните устройства и разходите за тяхното внедряване. Кодиращи устройства графична информация. Грапотери и табла.

резюме, добавено на 20.02.2011 г


Методи и етапи на проектиране на електронно оборудване. Ролята на езика за програмиране в системите за автоматизирано проектиране. Кратко описаниекомпютри, използвани за решаване на проблеми с автоматизацията на дизайна на електронно оборудване.

По дефиниция, CADе организационно-техническа система, състояща се от набор от средства за автоматизация на проектирането и екип от специалисти на отдела проектантска организация, извършване на компютърно проектиране обект, което е резултат от дейността проектантска организация [54 , 9 ].

От това определение следва, че CAD- това не е средство за автоматизация, а система от човешка дейност отдизайн обекти. Ето защо автоматизацияДизайнът като научна и техническа дисциплина се различава от обичайното използване на компютри в процесите на проектиране по това, че разглежда въпросите за изграждане на система, а не набор от отделни задачи. Тази дисциплина е методологична, защото обобщава функции, които са общи за различни конкретни приложения [ 59 ].

Идеална схема на работа CADпоказано на фиг. 5.

ориз. 5. CAD функционална схема; KSA - набор от технически средства

Тази схема е идеална в смисъл на пълно съответствие с формулировката съгласно съществуващите стандарти и несъответствие със системи от реалния живот, в които не всички дизайнерски работи се извършват с помощта на инструменти за автоматизация и не всички дизайнери използват тези инструменти.

Дизайнерите, както следва от определението, принадлежат към CAD. Това твърдение е съвсем основателно, защото... CADе по-скоро компютърно подпомагана, отколкото автоматична система за проектиране. Това означава, че някои от операциите по проектиране могат и винаги ще бъдат извършвани от хора. В същото време в по-напредналите системи делът работиизвършвани от хора ще бъдат по-малко, но съдържанието на тези работище бъде по-креативен и ролята на лицето в повечето случаи ще бъде по-отговорна.

От дефиницията CADследва, че целта на функционирането му е проектиране. Както вече споменахме, дизайнът е процес на обработка на информация, водещ в крайна сметка до получаване на пълна картина на това, което се проектира. обекти методите за неговото производство [ 37 ].

В практиката на ръчно проектиране, пълно описание на това, което се проектира обекти методите за неговото производство съдържа дизайна на продукта и техническата документация. За условието за компютърно проектиране, името на крайния проектен продукт, съдържащ данни за обект, и технологиите за създаването му. На практика се нарича от- все още "проект".

Дизайнът е един от най-сложните видове интелектуална работа, извършвана от хората. Освен това процесът на проектиране е сложен обектиНе е по силите на един човек и се осъществява от творчески екип. Това, в своята опашка, прави процеса на проектиране още по-сложен и труден за формализиране. За да автоматизирате такъв процес, трябва ясно да знаете какво всъщност представлява и как се извършва от разработчиците. опитпоказва, че изучаването на процесите на проектиране и тяхното формализиране се дава на специалистите с голяма трудност, следователно автоматизацияпроектирането навсякъде беше извършено на етапи, като последователно обхващаше всички нови операции по проекта. Съответно, постепенно бяха създадени нови системи и старите системи бяха подобрени. На колкото повече части е разделена системата, толкова по-трудно е правилно да се формулират първоначалните данни за всяка част, но толкова по-лесно е да се извърши оптимизация.

Обект за автоматизация на проектиранетоса произведенията, човешките действия, които той извършва по време на процеса на проектиране. И това, което проектират, се нарича обект на проектиране.

Човек може да проектира къща, кола, процес, индустриален продукт. същото обектипредназначени за проектиране CAD. В същото време споделят CADпродукти ( CAD I) и Процес CAD (CAD TP).

следователно дизайнерски обектине са обекти за автоматизация на проектирането. В производствената практика обект за автоматизация на дизайнае целият набор от действия на дизайнерите, разработващи продукт или процес, или и двете, както и документиране на резултатите от разработките под формата на проектна, технологична и експлоатационна документация.

Чрез разделяне на целия процес на проектиране на етапи и операции, можете да ги опишете с помощта на определени математически методи и да дефинирате инструменти за автоматизирането им. След това е необходимо да се разгледа избраното операции по проектаИ инструменти за автоматизацияв комплекс и намиране на начини за комбинирането им в единна система, която отговаря на целите.

При проектиране на комплекс обектразлични операции по проектасе повтарят много пъти. Това се дължи на факта, че дизайнът е естествено развиващ се процес. Започва с разработването на обща концепция за проектираното обект, въз основа на него - идеен проект. По-долу са дадени приблизителни решения (оценки): идеен проектсе уточняват на всички последващи етапи на проектиране. Най-общо такъв процес може да се представи като спирала. На долния завой на спиралата е концепцията на проектираното обект, отгоре - окончателни данни за проектираните обект. При всяко завъртане на спиралата, от гледна точка на технологията за обработка на информация, идентични операции, но във все по-голям обем. Следователно, инструментал инструменти за автоматизацияповтарящите се операции може да са еднакви.

На практика е много трудно да се реши напълно проблемът с формализирането на целия процес на проектиране, но ако поне част от проектантските операции са автоматизирани, това все пак ще се оправдае, тъй като ще позволи по-нататъшно развитие на създадения CADбазирани на по-напреднали технически решения и с по-малко ресурси.

Като цяло за всички етапи на проектиране на продукта и технологията на тяхното производство могат да се разграничат следните основни типове типични операции за обработка на информация:

търсене и подбор от различни източници на необходимата информация;

анализ на подбрана информация;

извършване на изчисления;

вземане на дизайнерски решения;

регистрация на дизайнерски решения във форма, удобна за по-нататъшна употреба (на следващите етапи на проектиране, по време на производството или експлоатацията на продукта).

Автоматизацияот изброените операции за обработка на информация и процеси за управление на използването на информация на всички етапи на проектиране е същността на функционирането на съвременните CAD системи.

Какви са основните характеристики на системите за автоматизирано проектиране и техните фундаментални разлики от методите за автоматизация, базирани на задачи?

Първата характерна черта е способността изчерпателенрешаване на общ проектен проблем, установяване на тясна връзка между отделни задачи, т.е. възможност за интензивен обмен на информация и взаимодействие не само на отделни процедури, но и на етапи на проектиране. Например по отношение на техническия (проектантски) етап на проектиране CAD RES позволява решаването на проблеми с оформлението, разположението и маршрутизирането в тясна взаимовръзка, която трябва да бъде вградена в хардуера и софтуера на системата.

По отношение на системите от по-високо ниво можем да говорим за установяване на близки информационна комуникациямежду проектирането на веригата и техническите етапи на проектиране. Такива системи позволяват да се създават радиоелектронни средства, които са по-ефективни от гледна точка на набор от функционални, конструктивни и технологични изисквания.

Втората разлика CADВЕИ е интерактивен режимдизайн, при който се извършва непрекъснат процес диалог"човек-машина". Колкото и сложни и усъвършенствани да са формалните методи за проектиране, колкото и страхотни да са мощносткомпютърни инструменти, е невъзможно да се създаде сложно оборудване без творческото участие на хората. Проектиране на системи за автоматизация оттехният дизайн не трябва да замества дизайнера, а да действа като мощен инструмент за неговата творческа дейност.

Трета особеност CADВЕИ се крие във възможността симулационно моделиранерадиоелектронни системи в условия на работа близки до реалните. Симулационно моделиранедава възможност да се предвиди реакцията на проектирания обектна различни смущения, позволява на дизайнера да „види“ плодовете на своя труд в действие без прототипиране. Стойността на тази функция CADе, че в повечето случаи е изключително трудно да се формулира системна критерий за ефективност RES. Ефективността е свързана с голям брой изисквания от различен характер и зависи от голям брой параметри на ВЕИ и външни фактори. Следователно, при сложни проблеми на проектиране е почти невъзможно да се формализира процедурата за намиране на оптималното откритерий за цялостна ефективност на решението. Симулационно моделираневи позволява да тествате различни варианти за решение и да изберете най-доброто, и да го направите бързо, като вземете предвид всички видове фактори и смущения.

Четвъртата характеристика е значителното усложняване на софтуерната и информационна поддръжка за проектиране. Говорим не само за количествено, обемно увеличение, но и за идеологическо усложнение, което е свързано с необходимостта от създаване на комуникационни езици между дизайнера и компютъра, разработени банки от данни, програми за обмен на информация между съставните части на система и програми за проектиране. В резултат на дизайна се създават нови, по-модерни ВЕИ, които се различават от своите аналози и прототипи с по-висока ефективност поради използването на нови физични явления и принципи на работа, по-модерна елементна база и структура, подобрен дизайн и прогресивни технологични процеси.

Тест по темата:

Етапи на проектиране на електронни системи

Проектното решение е междинно описание на проектирания обект, получено на едно или друго йерархично ниво, в резултат на изпълнение на процедура (на съответното ниво).

Процедурата по проектиране е неразделна част от процеса на проектиране. Примери за процедури за проектиране са синтез на функционалната диаграма на проектираното устройство, моделиране, проверка, маршрутизиране на връзки върху печатна платка и др.

Проектирането на електроцентрала е разделено на етапи. Етапът е специфична последователност от процедури за проектиране. Общата последователност от етапи на проектиране е следната:

изготвяне на технически спецификации;

въвеждане на проект;

архитектурно проектиране;

функционален и логичен дизайн;

схемно проектиране;

топологичен дизайн;

изработка на прототип;

определяне на характеристиките на устройството.

Изготвяне на технически спецификации. Определят се изискванията към проектирания продукт, неговите характеристики и се формират техническите спецификации за дизайна.

Въвеждане на проекта. Всеки етап на проектиране има свои собствени средства за въвеждане, освен това много системи от инструменти предоставят повече от един начин за описание на проекта.

Графичните и текстови редактори на високо ниво за описания на проекти на съвременни системи за проектиране са ефективни. Такива редактори дават възможност на разработчика да начертае блокова схема на голяма система, да присвои модели на отделни блокове и да ги свърже чрез шини и пътища за предаване на сигнали. Редакторите обикновено автоматично свързват текстови описания на блокове и връзки със съответните графични изображения, като по този начин осигуряват цялостно системно моделиране. Това позволява на системните инженери да не променят обичайния си стил на работа: те все още могат да мислят, скицирайки блок-схема на своя проект като на лист хартия, като в същото време ще бъде въведена и натрупана точна информация за системата.

Логическите уравнения или електрическите диаграми често се използват много добре за описание на основната интерфейсна логика.

Таблиците на истината са полезни за описание на декодери или други прости логически блокове.

Езиците за описание на хардуера, които съдържат конструкции от тип машина за състояние, обикновено са много по-ефективни при представянето на по-сложни логически функционални блокове, като контролни блокове.

Архитектурен дизайн. Представлява дизайна на електронното устройство до ниво предаване на сигнал към процесора и паметта, паметта и контролния блок. На този етап се определя съставът на устройството като цяло, определят се неговите основни хардуерни и софтуерни компоненти.

Тези. проектирането на цяла система с представяне на високо ниво за проверка на правилността на архитектурните решения обикновено се извършва в случаите, когато се разработва фундаментално нова система и всички архитектурни въпроси трябва да бъдат внимателно разработени.

В много случаи цялостният дизайн на системата изисква включването на неелектрически компоненти и ефекти в дизайна, които да бъдат тествани в един пакет за симулация.

Елементите на това ниво са: процесор, памет, контролери, шини. При конструиране на модели и симулиране на системата тук се използват методи на теория на графите, теория на множествата, теория на марковските процеси, теория на масовото обслужване, както и логически и математически средства за описание на функционирането на системата.

На практика се предвижда изграждане на параметризирана архитектура на системата и избор на оптимални параметри за нейното конфигуриране. Следователно, съответните модели трябва да бъдат параметризирани. Конфигурационните параметри на архитектурния модел определят кои функции ще бъдат реализирани хардуерно и кои софтуерно. Някои опции за конфигурация на хардуера включват:

брой, капацитет и капацитет на системните шини;

време за достъп до паметта;

размер на кеш паметта;

брой процесори, портове, регистрови блокове;

капацитет на буферите за пренос на данни.

А параметрите за конфигурация на софтуера включват например:

параметри на планировчика;

приоритет на задачите;

интервал "извозване на боклук";

максималният разрешен CPU интервал за програмата;

параметри на подсистемата за управление на паметта (размер на страницата, размер на сегмента, както и разпределение на файловете между дисковите сектори;

Конфигурационни параметри за трансфер на данни:

стойност на интервала на изчакване;

размер на фрагмента;

параметри на протокола за откриване и коригиране на грешки.

ориз. 1 - Последователност на проектантските процедури за етапа на архитектурното проектиране

При интерактивния дизайн на системно ниво функционалните спецификации на системно ниво първо се въвеждат под формата на диаграми на потока от данни и типовете компоненти се избират за изпълнение на различни функции (Фигура 1). Основната задача тук е да се разработи системна архитектура, която да задоволи определените изисквания за функционалност, скорост и цена. Грешките на архитектурно ниво са много по-скъпи от решенията, взети по време на процеса на физическо внедряване.

Архитектурните модели са важни и отразяват логиката на поведението на системата и нейните времеви характеристики, което прави възможно идентифицирането на функционални проблеми. Те имат четири важни характеристики:

те точно представят функционалността на хардуерните и софтуерните компоненти, използвайки абстракции на данни от високо ниво под формата на потоци от данни;

архитектурните модели абстрактно представят технологията за изпълнение под формата на времеви параметри. Конкретната технология на изпълнение се определя от конкретните стойности на тези параметри;

архитектурните модели съдържат схеми, които позволяват на много функционални блокове да споделят (споделят) компоненти;

тези модели трябва да могат да се параметризират, типизират и могат да се използват повторно;

Симулацията на системно ниво позволява на разработчика да оцени алтернативни системни проекти по отношение на връзката между тяхната функционалност, производителност и цена.

Система от инструменти за проектиране отгоре надолу (ASIC Navigator, Compass Design Automation) за ASIC и системи.

Опит за освобождаване на инженерите от проектиране на ниво клапан.

Logic Assistant (логически асистент);

Асистент дизайн;

ASIC Synthesizez (ASIC синтезатор);

Това е унифицирана среда за проектиране и анализ. Позволява ви да създадете спецификация на ASIC чрез въвеждане на графични и текстови описания на вашите проекти. Потребителите могат да опишат своите дизайни, като използват повечето методи за въвеждане на високо ниво, включително блок-схеми, булеви формули, диаграми на състоянието, езикови изрази VHDL и Verilog и др. Системният софтуер ще поддържа тези методи за въвеждане като основа за целия последващ процес на проектиране на ASIC система.

Общата архитектура на проектираната ASIC може да бъде представена под формата на взаимосвързани функционални блокове, без да се взема предвид тяхното физическо разделение. След това тези блокове могат да бъдат описани по начин, който най-добре отговаря на специфичните характеристики на всяка функция. Например, потребителят може да опише управляваща логика, използвайки диаграми на състоянието, аритметични функционални блокове, използвайки диаграми на пътя на данните, и алгоритмични функции, използвайки VHDL. Окончателното описание може да бъде комбинация от текст и графика и служи като основа за анализ и внедряване на ASIC.

Подсистемата Logic Assistant преобразува получената спецификация в поведенчески VHDL код. Този код може да бъде обработен с помощта на VHDL система за моделиране, разработена от трета страна. Модифицирането на спецификацията на поведенческо ниво дава възможност да се правят промени и отстраняване на грешки в началните етапи на проектиране.

Асистент по дизайн

След като спецификацията бъде проверена, тя може да бъде показана на ASIC устройството. Първо, обаче, потребителят трябва да реши как най-добре да реализира проект от такова високо ниво. Описанието на дизайна може да бъде картографирано върху една или повече гейт матрици или интегрални схеми въз основа на стандартни елементи.

Dising Assistant помага на потребителите да оценят различни опции, за да постигнат оптимално внедряване. Д.А. по указание на потребителя, определя прогнозния размер на чипа, възможните методи на опаковане, консумацията на енергия и прогнозния брой логически портове за всяка опция за разлагане и за всеки тип ASIC.

След това потребителят може интерактивно да извърши анализ какво ще стане, да проучи алтернативни технически решения с различни разбивки на дизайна или да подреди и премести стандартни елементи за корпуса на гейт матрицата. По този начин потребителят може да намери оптималния подход, който отговаря на изискванията на спецификацията.

ASIC синтезатор

След като бъде избрана определена опция за проектиране, нейното поведенческо описание трябва да бъде преобразувано в представяне на ниво логическа врата. Тази процедура е много трудоемка.

На ниво порта следното може да бъде избрано като структурни елементи: логически портали, тригери и таблици на истината и логически уравнения като средства за описание. При използване на регистровото ниво структурните елементи ще бъдат: регистри, суматори, броячи, мултиплексори, а средствата за описание ще бъдат таблици на истинност, микрооперационни езици, преходни таблици.

На функционално-логическо ниво са широко разпространени така наречените логически симулационни модели или просто симулационни модели (ИМ). ИМ отразяват само външната логика и времеви характеристики на функциониране на проектираното устройство. Обикновено в MI вътрешните операции и вътрешната структура не трябва да са подобни на съществуващите в реалното устройство. Но симулираните операции и времеви характеристики на функциониране, както се наблюдават външно, в IM трябва да бъдат адекватни на тези, които съществуват в реално устройство.

Тест по темата:

Етапи на проектиране на електронни системи

Проектното решение е междинно описание на проектирания обект, получено на едно или друго йерархично ниво, в резултат на изпълнение на процедура (на съответното ниво).

Процедурата по проектиране е неразделна част от процеса на проектиране. Примери за процедури за проектиране са синтез на функционалната диаграма на проектираното устройство, моделиране, проверка, маршрутизиране на връзки върху печатна платка и др.

Проектирането на електроцентрала е разделено на етапи. Етапът е специфична последователност от процедури за проектиране. Общата последователност от етапи на проектиране е следната:

·изготвяне на технически спецификации;

·въвеждане на проекта;

·архитектурен дизайн;

·функционален и логичен дизайн;

· схемотехника;

топологичен дизайн;

·изработка на прототип;

· определяне на характеристиките на устройството.

Изготвяне на технически спецификации. Определят се изискванията към проектирания продукт, неговите характеристики и се формират техническите спецификации за дизайна.

Въвеждане на проекта. Всеки етап на проектиране има свои собствени средства за въвеждане, освен това много системи от инструменти предоставят повече от един начин за описание на проекта.

Графичните и текстови редактори на високо ниво за описания на проекти на съвременни системи за проектиране са ефективни. Такива редактори дават възможност на разработчика да начертае блокова диаграма на голяма система, да присвои модели на отделни блокове и да ги свърже чрез шини и сигнални пътища. Редакторите обикновено автоматично свързват текстови описания на блокове и връзки със съответните графични изображения, като по този начин осигуряват цялостно системно моделиране. Това позволява на системните инженери да не променят обичайния си стил на работа: те все още могат да мислят, скицирайки блок-схема на своя проект като на лист хартия, като в същото време ще бъде въведена и натрупана точна информация за системата.

Логическите уравнения или електрическите диаграми често се използват много добре за описание на основната интерфейсна логика.

Таблиците на истината са полезни за описание на декодери или други прости логически блокове.

Езиците за описание на хардуера, които съдържат конструкции от тип машина за състояние, обикновено са много по-ефективни при представянето на по-сложни логически функционални блокове, като контролни блокове.

Архитектурен дизайн. Представлява дизайна на електронното устройство до ниво предаване на сигнал към процесора и паметта, паметта и контролния блок. На този етап се определя съставът на устройството като цяло, определят се неговите основни хардуерни и софтуерни компоненти.

Тези. проектирането на цялостна система с представяне на високо ниво за проверка на правилността на архитектурните решения се извършва, като правило, в случаите, когато се разработва фундаментално нова система и е необходимо внимателно да се разгледат всички архитектурни въпроси.

В много случаи цялостният дизайн на системата изисква включването на неелектрически компоненти и ефекти в дизайна, които да бъдат тествани в един пакет за симулация.

Елементите на това ниво са: процесор, памет, контролери, шини. При конструиране на модели и симулиране на системата тук се използват методи на теория на графите, теория на множествата, теория на марковските процеси, теория на масовото обслужване, както и логически и математически средства за описание на функционирането на системата.

На практика се предвижда изграждане на параметризирана архитектура на системата и избор на оптимални параметри за нейното конфигуриране. Следователно, съответните модели трябва да бъдат параметризирани. Конфигурационните параметри на архитектурния модел определят кои функции ще бъдат реализирани хардуерно и кои софтуерно. Някои опции за конфигурация на хардуера включват:

·брой, разрядност и капацитет на системните шини;

време за достъп до паметта;

размер на кеш паметта;

брой процесори, портове, регистрови блокове;

·капацитет на буферите за пренос на данни.

А параметрите за конфигурация на софтуера включват например:

параметри на планировчика;

приоритет на задачите;

· интервал "извозване на боклука";

·максимално разрешен CPU интервал за програмата;

·параметри на подсистемата за управление на паметта (размер на страницата, размер на сегмента, както и разпределение на файловете по дискови сектори;

Конфигурационни параметри за трансфер на данни:

·стойност на интервала на изчакване;

размер на фрагмента;

·параметри на протокола за откриване и коригиране на грешки.

ориз. 1 - Последователност на проектантските процедури за етапа на архитектурното проектиране

При интерактивния дизайн на системно ниво функционалните спецификации на системно ниво първо се въвеждат под формата на диаграми на потока от данни и типовете компоненти се избират за изпълнение на различни функции (Фигура 1). Основната задача тук е да се разработи системна архитектура, която да задоволи определените изисквания за функционалност, скорост и цена. Грешките на архитектурно ниво са много по-скъпи от решенията, взети по време на процеса на физическо внедряване.

Архитектурните модели са важни и отразяват логиката на поведението на системата и нейните времеви характеристики, което прави възможно идентифицирането на функционални проблеми. Те имат четири важни характеристики:

Те точно представят функционалността на хардуерните и софтуерните компоненти, използвайки абстракции на данни от високо ниво под формата на потоци от данни.

·архитектурните модели абстрактно представят технологията на изпълнение под формата на времеви параметри. Конкретната технология на изпълнение се определя от конкретните стойности на тези параметри;

·архитектурните модели съдържат схеми, които позволяват много функционални блокове да споделят (споделят) компоненти;

· тези модели трябва да позволяват параметризиране, въвеждане и повторно използване;

Моделирането на системно ниво позволява на разработчика да оцени алтернативни системни проекти по отношение на връзката между тяхната функционалност, производителност и цена.

Система от инструменти за проектиране отгоре надолу (ASIC Navigator, Compass Design Automation) за ASIC и системи.

Опит за освобождаване на инженерите от проектиране на ниво клапан.

Logic Assistant (логически асистент);

·Асистент дизайн;

·ASIC Synthesizez (ASIC синтезатор);

·Тест асистент;

Това е унифицирана среда за проектиране и анализ. Позволява ви да създадете спецификация на ASIC чрез въвеждане на графични и текстови описания на вашите проекти. Потребителите могат да опишат своите дизайни, като използват повечето методи за въвеждане на високо ниво, включително блок-схеми, булеви формули, диаграми на състоянието, езикови изрази VHDL и Verilog и др. Системният софтуер ще поддържа тези методи за въвеждане като основа за целия последващ процес на проектиране на ASIC система.

Общата архитектура на проектираната ASIC може да бъде представена под формата на взаимосвързани функционални блокове, без да се взема предвид тяхното физическо разделение. След това тези блокове могат да бъдат описани по начин, който най-добре отговаря на специфичните характеристики на всяка функция. Например, потребителят може да опише управляваща логика, използвайки диаграми на състоянието, аритметични функционални блокове, използвайки диаграми на пътя на данните, и алгоритмични функции, използвайки VHDL. Окончателното описание може да бъде комбинация от текст и графика и служи като основа за анализ и внедряване на ASIC.

Подсистемата Logic Assistant преобразува получената спецификация в поведенчески VHDL код. Този код може да бъде обработен с помощта на VHDL система за моделиране, разработена от трета страна. Модифицирането на спецификацията на поведенческо ниво дава възможност да се правят промени и отстраняване на грешки в началните етапи на проектиране.

Асистент по дизайн

След като спецификацията бъде проверена, тя може да бъде показана на ASIC устройството. Първо, обаче, потребителят трябва да реши как най-добре да реализира проект от такова високо ниво. Описанието на дизайна може да бъде картографирано върху една или повече гейт матрици или интегрални схеми въз основа на стандартни елементи.

Dising Assistant помага на потребителите да оценят различни опции, за да постигнат оптимално внедряване. Д.А. по указание на потребителя, определя прогнозния размер на чипа, възможните методи на опаковане, консумацията на енергия и прогнозния брой логически портове за всяка опция за разлагане и за всеки тип ASIC.

След това потребителят може интерактивно да извърши анализ какво ще стане, да проучи алтернативни технически решения с различни разбивки на дизайна или да подреди и премести стандартни елементи за корпуса на гейт матрицата. По този начин потребителят може да намери оптималния подход, който отговаря на изискванията на спецификацията.

ASIC синтезатор

След като бъде избрана определена опция за проектиране, нейното поведенческо описание трябва да бъде преобразувано в представяне на ниво логическа врата. Тази процедура е много трудоемка.

На ниво порта следното може да бъде избрано като структурни елементи: логически портали, тригери и таблици на истината и логически уравнения като средства за описание. При използване на регистровото ниво структурните елементи ще бъдат: регистри, суматори, броячи, мултиплексори, а средствата за описание ще бъдат таблици на истинност, микрооперационни езици, преходни таблици.

На функционално-логическо ниво са широко разпространени така наречените логически симулационни модели или просто симулационни модели (ИМ). ИМ отразяват само външната логика и времеви характеристики на функциониране на проектираното устройство. Обикновено в MI вътрешните операции и вътрешната структура не трябва да са подобни на съществуващите в реалното устройство. Но симулираните операции и времеви характеристики на функциониране, както се наблюдават външно, в IM трябва да бъдат адекватни на тези, които съществуват в реално устройство.

Моделите на този етап се използват за проверка на правилното изпълнение на зададени алгоритми за функциониране на функционална или логическа схема, както и времеви диаграми на устройството, без специфична хардуерна реализация и като се вземат предвид характеристиките на елементната база.

Това се прави с помощта на методи за логическо моделиране. Логическото моделиране означава симулиране на компютър на работата на функционална верига в смисъл на преместване на информация, представена под формата на логически стойности "0" и "1" от входа на веригата към нейния изход. Проверката на функционирането на логическа схема включва както проверка на логическите функции, изпълнявани от веригата, така и проверка на времевите връзки (наличие на критични пътища, рискове от повреда и надпревара на сигнала). Основните задачи, които се решават с помощта на модели на това ниво, са проверка на функционални и схемни схеми, анализ на диагностични тестове.

Проектирането на вериги е процес на разработване на основни електрически вериги и спецификации в съответствие с изискванията на техническите спецификации. Проектираните устройства могат да бъдат: аналогови (генератори, усилватели, филтри, модулатори и др.), цифрови (различни логически схеми), смесени (аналогово-цифрови).

На етапа на проектиране на схемата електронните устройства са представени на ниво верига. Елементите на това ниво са активни и пасивни компоненти: резистор, кондензатор, индуктор, транзистори, диоди и др. Типичен фрагмент от верига (шлюз, тригер и т.н.) също може да се използва като елемент на ниво верига. Електронната схема на проектирания продукт е комбинация от идеални компоненти, която доста точно отразява структурата и елементния състав на проектирания продукт. Приема се, че идеалните компоненти на веригата допускат математическо описание със зададени параметри и характеристики. Математическият модел на компонент на електронна верига е ODE по отношение на променливите: ток и напрежение. Математическият модел на устройство е представен от набор от алгебрични или диференциални уравнения, които изразяват връзките между токовете и напреженията в различни компоненти на веригата. Математическите модели на типични фрагменти от веригата се наричат ​​макромодели.

Етапът на проектиране на веригата включва следните процедури за проектиране:

структурен синтез - изграждане на еквивалентна схема на проектираното устройство

· изчисляването на статичните характеристики включва определяне на токове и напрежения във всеки възел на веригата; анализ на ток-напреженови характеристики и изследване на влиянието на компонентните параметри върху тях.

· изчисляването на динамичните характеристики се състои в определяне на изходните параметри на веригата в зависимост от промените във вътрешните и външните параметри (едновариантен анализ), както и оценка на чувствителността и степента на дисперсия спрямо номиналните стойности на изходните параметри в зависимост от входните и външните параметри на електронната схема (многовариантен анализ).

· параметрична оптимизация, която определя такива стойности на вътрешните параметри на електронната схема, които оптимизират изходните параметри.

Има дизайн отгоре надолу (отгоре надолу) и отдолу нагоре (отдолу нагоре). При дизайн отгоре надолу стъпките, използващи по-високи нива на представяне на устройството, се изпълняват преди стъпки, използващи по-ниски йерархични нива. При дизайна отдолу нагоре последователността е обратната.

Когато разглеждате дърво на проекта, можете да посочите две дизайнерски концепции: отдолу нагоре (отдолу нагоре) и отгоре надолу (отгоре надолу). Тук думата "горна" се отнася за корена на дървото, а думата "долна" се отнася за листата. С дизайна отгоре надолу работата може да започне вече, когато разработчикът вече знае само функциите на root - и той (или тя) първо разбива root на определен набор от примитиви от по-ниско ниво.

След това разработчикът продължава да работи с основното ниво и разбива примитивите на това ниво. Този процес продължава, докато достигне листните възли на проекта. За да се характеризира дизайнът отгоре надолу, е важно да се отбележи, че дялът на всяко ниво е оптимизиран според един или друг обективен критерий. Тук дялът не е обвързан от рамката на „това, което вече съществува“.

Терминът "дизайн отдолу нагоре" е малко погрешно, тъй като процесът на проектиране все още започва с дефиниране на корена на дървото, но в този случай разделянето се извършва въз основа на това какви компоненти вече са там и могат да се използват като примитиви ; с други думи, когато се разделя, разработчикът трябва да приеме кои компоненти ще бъдат представени в листови възли. Тези много „долни“ части ще бъдат проектирани първо. Дизайнът отгоре надолу изглежда най-подходящият подход, но неговата слабост е, че получените компоненти не са „стандартни“, което увеличава цената на проекта. Следователно комбинацията от методи за проектиране отдолу нагоре и отгоре надолу изглежда най-рационална.

Предвижда се, че по-голямата част от електрониката и компютърните инженери ще използват методологията отгоре надолу. Те ще станат по същество системни инженери, като значителна част от времето им ще отделят за проектиране на продукти на поведенческо ниво.

Проектирането на електронни системи днес следва методология отдолу нагоре, като първата стъпка в процеса на проектиране обикновено е въвеждане на описание на верига на структурно ниво (очевидно на ниво IC и отделни компоненти). След определяне на структурата се въвежда описание на поведението на тази система на един или друг език за описание на това оборудване и се извършва модулация. В този случай електронната част на проекта се изпълнява ръчно, тоест без използване на инструменти за проектиране.

Нарастващата сложност на проектираните системи води до факта, че разработчиците практически губят способността си интуитивно да анализират проекта, т.е. да оценят качеството и характеристиките на спецификацията на дизайна на системата. А моделирането на системно ниво с помощта на архитектурни модели (като първи етап от процеса на проектиране отгоре надолу) предоставя такава възможност.

В случай на проектиране отгоре надолу, двете стъпки на проектиране отдолу нагоре, описани по-горе, се изпълняват в обратен ред. Дизайнът отгоре надолу се фокусира върху поведенческото представяне на проектираната система, а не върху нейното физическо или структурно представяне. Естествено, крайният резултат от проектиране отгоре надолу също е структурно или схематично представяне на проекта.

Въпросът тук е, че проектирането отгоре надолу изисква системни архитектурни модели, а проектирането отдолу нагоре изисква структурни модели.

Предимства (за всички CAD системи):

1) Методологията на проектиране отгоре надолу служи като предпоставка за паралелен дизайн: координирано развитие на хардуерни и софтуерни подсистеми.

2) Въвеждането на метода на проектиране отгоре надолу се улеснява от инструменти за логически синтез. Тези инструменти осигуряват трансформирането на логически формули във физически приложими описания на ниво логически порт.

Благодарение на това:

физическото изпълнение е опростено

ефективно използване на времето за проектиране

·технологичните шаблони се използват ефективно

Въпреки това, за сложни проекти с мащаби от няколкостотин хиляди логически порта, е желателно да можете да оптимизирате глобално чрез моделиране и анализ на системно ниво.

3) Методологията за проектиране отгоре надолу се основава на факта, че спецификацията на проекта се създава автоматично въз основа на първоначалните функционални изисквания. Именно функционалните изисквания са първоначалният компонент при проектирането на сложни системи. Благодарение на това този подход намалява вероятността от неработеща система. В много случаи отказът на проектирана система е причинен от несъответствие между функционалните изисквания и проектните спецификации.

4) Друга потенциална полза от дизайна отгоре надолу е, че позволява разработването на ефективни тестове за проверка и валидиране на дизайна, както и тестови вектори за контрол на произведените продукти.

5) Резултатите от моделирането на системно ниво могат да послужат като основа за количествена оценка на проекта още в началните етапи на проектиране. На по-късни етапи е необходима симулация на ниво логическа врата за проверка и валидиране на дизайна. Една хомогенна среда за проектиране ще ви позволи да сравните резултатите от симулацията, получени на първия и следващите етапи на проектиране.

Подобни резюмета:

Изходни данни обща структураи основните етапи на проектиране на визуална система. Разглеждане на функциите и тяхното изпълнение на базата на едночиповия микропроцесор KR1810. Разработка на хардуер и изчисляване на времето за изпълнение на програмата.

Характеристики на пакетите CAD приложения. Изучаване на работните характеристики на SCADA системите, които могат значително да ускорят процеса на създаване на софтуер най-високо ниво. Анализ на инструментариума за разработка на приложения за събиране на данни и управление на Genie.

Учене технически характеристикии състава на елементната база на съвременния компютър. Разработка на часовников разпределител. Синтез на опции за внедряване на възли на ниво функционални диаграми, използвайки формални и евристични техники за проектиране.

Анализ на вариантите за реализация на комбинационна схема за различни видовепрограмируеми логически интегрални схеми (FPGA). Възможности на софтуерните пакети Decomposer и WebPACK ISE. Описание на суматора в VHDL, неговият синтез с помощта на пакета Decomposer.

Типична диаграма на процеса на автоматизирано проектиране на електронни разпределителни системи. Класификация на проектните проблеми, решавани в процеса на проектиране на ВЕИ. CAD структура, математическа поддръжка, езикова поддръжка. Езици за диалог, техните разновидности и видове.

Проектиране на съвременни електронни средства и характеристики съществуващи методитехният дизайн. Държавни стандарти за изготвяне на проектна документация, тяхното записване и съхранение в бюрото техническа документация. Видове носители за съхранение.

Методи и етапи на проектиране на електронно оборудване. Ролята на езика за програмиране в системите за автоматизирано проектиране. Кратко описание на компютрите, използвани за решаване на проблемите на автоматизацията на проектирането на електронно оборудване.

Проектиране на устройство, което изпълнява функцията на осембитов синхронен реверсивен регистър за преместване и синхронна реверсивна схема за мащабиране. Проектиране и изчисляване на задействащо устройство. Синтез на структурата на проектираното устройство.

Изучаването на основните принципи на изграждане на бази данни - наименована колекция от данни, отразяващи състоянието на обектите и техните взаимоотношения в разглеждания предметна област. Система за управление на бази данни. Концепции за тяхното изграждане и етапи на проектиране.

Програмни средства за проектиране на радиотехнически устройства. Основни технически възможности Програми на MicrosoftСлово. Сравнителна характеристикапрограми за математически изчисления. Програми за моделиране на процеси в радиоелектронни схеми.

Принципи на проектиране на комплекс от технически средства за автоматизирани системи за управление. Изисквания към специализираните устройства и разходите за тяхното внедряване. Устройства за кодиране на графична информация. Грапотери и табла.

Същността на методологията за проектиране на схеми на тригери, етапите на абстрактния и структурния синтез. Характеристична таблица на функциите на възбуждане на RS тригер, проектиране на печатна платка. P-CAD системаи условно графично обозначение на елементите.

Развитие на компютърните комуникации. Изисквания към икономическата информация. Особености информационни процесив предприятията. Проблеми на въвеждането на информационните технологии в хуманитарната сфера. Методика за информационно изследване на предприятие.

Алгоритмичните методи се използват широко за измерване и изчисляване на параметрите на математически модели на радиокомпоненти в системи за компютърно проектиране на електронни схеми. За тяхното проектиране се използват електронни компютри.

Оптимизиране на управлението в различни сфери на човешката дейност. Класификация на автоматизираните информационни системиуправление. Методи на проектиране и етапи на разработка. Блокова схема, капацитет на паметта, оборудване за извеждане на информация и показване.