При автоматизации проектирования и диагностирования цифровых устройств (ЦУ) широкое применение находят системы моделирования. Для представления устройств они требуют соответствующих математических моделей. При проектировании ЦУ следует различать модели устройств и их спецификации . Спецификации описывают устройство в терминах получаемых результатов проектирования, таких как схемы, временные диаграммы и т.п. Модели используются в процедурах проектирования устройств при моделировании в данной области (domain), на данном уровне представления для проверки соответствия заданным спецификациям. Они также применяются для установления соответствия между различными уровнями и областями проектирования.
В зависимости от взглядов на природу ЦУ и его организацию, принято рассматривать три области представления: физическая, структурная и поведенческая, которые показаны на , . Для каждой из этих областей различают различные уровни: схемный, логический,
С другой стороны на рис 1.3 показаны различные уровни для структурной области. В табл.1.1 представлены различные уровни проектирования ДУ для каждой области. Следует отметить, что ЦУ на одном и том же уровне в данной области может быть описано различными способами. Например, ЦУ на логическом уровне в поведенческой области может быть описано с помощью булевых выражений, таблиц, языка программирования, языка описания аппаратуры.
(рис 1.1) Диаграмма уровней абстракции (Гайского-Кана)
(рис 1.2) Области представления схемы на логическом уровне
(рис 1.3) Уровни абстракции структурной области
| Область | |||
|---|---|---|---|
| Уровень | Поведенческая | Структурная | Физическая |
| Системный | Системные спецификации | Блоки | Кристалл |
| ЯРП | ЯРП спецификации | Регистры | Макро ячейки |
| Логический | Булевы функции | Логические вентили | Стандартные ячейки |
| Схемный | Дифференциальные уравнения | Транзисторы | Маски |
Синтез ЦУ сводится к процессу трансформации проекта от верхнего уровня абстракции к нижнему уровню. Процесс проектирования ЦУ на приведенной диаграмме рис 1.4а) можно отразить в виде последовательного спуска по уровням абстракции по каждой из областей представления. Но спуск по уровням в любой области связан и чередуется с движением по оси иерархии остальных областей. При этом по уровневый характер внутри любой области сочетается с согласованным движением по осям остальных областей. Этот путь состоит из нескольких переходов от одного уровня к другому в одной и той же области; переходе от одной области к другой на том же уровне и оптимизации на любом участке пути. Преобразования носят характер "от нескольких ко многим", что, например, означает существование нескольких структурных реализаций для каждого поведенческого представления и еще больше физических конфигураций для каждой
(рис 1.4) Процесс синтеза
Переходы, показанные на рис 1.4б), представляют различные задачи, решаемые при проектировании. На этой модели синтез соответствует переходу от поведенческой к структурной области. Петля в этом случае соответствует оптимизации на одном и том же уровне. Переход от структурной к физической области соответствует генерации маски (размещения и трассировки), в то время как обратный переход – процессу выделения параметров. При этом из подложки определяются электрические параметры, которые включаются в структурную область для точного моделирования на поведенческом уровне.
На . Дуга 1а переводит различные операции в конкретные подсистемы, процессоры и т.п. Дуга 1b дает описание на уровне ЯРП. ЯРП синтез представлен дугами 2a, 2b, 2c . При этом на шаге 2c выполняется на вентильном уровне оптимизация схемы по некоторым критериям, таким число
(рис 1.5) Высокоуровневый синтез
В зависимости от доступности инструментальных средств систем автоматизации проектирования (САПР) и других факторов, разработчики ЦУ могут использовать любой тип синтеза. Чем выше уровень автоматизации, тем быстрее и качественнее выполняется процесс синтеза. Исторически первым автоматизирован был синтез в физической области. Затем была решена проблема автоматизации логического синтеза. И относительно недавно автоматизирована задача автоматизации отображения с ЯРП уровня на
Приведенная многомерная иерархия отражает объективные взаимосвязи разных аспектов проектирования ЦУ и учитывается в методиках по организации процессов проектирования, а также реализуется в системах, поддерживающих автоматизированное проектирование. Сама организация процесса проектирования ЦУ также носит иерархический характер
В процессе проектирования на разных уровнях используются моделирование и синтез, которые являются взаимно дополняющими процедурами. Кроме этого, обычно на каждом уровне производится
Проектирование ЦУ начинается с разработки технического задания, на базе которого строится
Далее функциональная модель трансформируется в модель уровня
Затем это описание ЦУ логического уровня преобразуется в схемы, после чего проектируется топология кристалла и на основе моделирования определяются реальные физические характеристики проекта, такие как площадь кристалла, временные соотношения и рассеиваемая мощность. По полученным данным можно проверить
В большинстве случаев
(рис 1.6) Тестируемое устройство
Обычно целью эксперимента является оценка технического состояния тестируемого устройства, например, в результате мы должны определить – устройство исправно или неисправно. При этом сравнивается выходная реакция тестируемого устройства с эталонной реакцией исправного устройства. Если реальная выходная реакция отличается от эталонной, то считается, что устройство неисправно.
В случае
| Этап | Цель |
|---|---|
| Производство | |
| Изготовление Подложки | |
| Упаковка в корпус | |
| Приемка | Определение степени соответствия техническим условиям заказчика |
| Выборочный контроль | |
| Проверка годности | Определение соответствия устройства спецификациям |
| Определение параметров | Определение реальных аналоговых и цифровых параметров и соответствия их спецификациям |
| Испытание с нагрузкой | Испытание с повышенной нагрузкой (повышенной температурой, вибрацией и т.п. с целью уничтожения ненадежных компонент) |
| Ускоренное испытание на старение | Оценка времени эксплуатации устройства |
| Диагностика и восстановление | Локализация дефекта в неисправном компоненте |
| Определение качества компонентов устройства | |
| Функциональный контроль | |
| Проверка проектирования |
Обычно на этапе производства кристалл на подложке тестируется до первого несовпадения с эталонной реакцией, после чего неисправная компонента убирается. Здесь целью является как можно раннее обнаружение неисправных компонент и сокращение времени
Если для некоторых компонент разработаны несколько функциональных
Часто интегральные схемы тестируются на максимально возможной рабочей частоте. Это объясняется тем, что стоимость некоторых ИС, например, микропроцессоров, зависит от их рабочей частоты. ИС, имеющие характеристики лучше на 10%, могут стоить дороже на 20-50%.
В случае не прохождения проверяющего
Следует отметить, что
Отметим, что при
При
В соответствии с этим последующие лекции разбиты на четыре части:
Данная лекция является вводной в
В разделе "Области и уровни проектирования" описаны области представления: поведенческая, структурная и физическая. Для каждой области описаны различные уровни моделирования, используемые в САПР: схемный, логический,
В разделе
При автоматизации проектирования и диагностирования цифровых устройств (ЦУ) широкое применение находят системы моделирования. Для представления устройств они требуют соответствующих математических моделей. При проектировании ЦУ следует различать модели устройств и их спецификации . Спецификации описывают устройство в терминах получаемых результатов проектирования, таких как схемы, временные диаграммы и т.п. Модели используются в процедурах проектирования устройств при моделировании в данной области (domain), на данном уровне представления для проверки соответствия заданным спецификациям. Они также применяются для установления соответствия между различными уровнями и областями проектирования.
В зависимости от взглядов на природу ЦУ и его организацию, принято рассматривать три области представления: физическая, структурная и поведенческая, которые показаны на , . Для каждой из этих областей различают различные уровни: схемный, логический,
С другой стороны на рис 1.3 показаны различные уровни для структурной области. В табл.1.1 представлены различные уровни проектирования ДУ для каждой области. Следует отметить, что ЦУ на одном и том же уровне в данной области может быть описано различными способами. Например, ЦУ на логическом уровне в поведенческой области может быть описано с помощью булевых выражений, таблиц, языка программирования, языка описания аппаратуры.
(рис 1.1) Диаграмма уровней абстракции (Гайского-Кана)
(рис 1.2) Области представления схемы на логическом уровне
(рис 1.3) Уровни абстракции структурной области
| Область | |||
|---|---|---|---|
| Уровень | Поведенческая | Структурная | Физическая |
| Системный | Системные спецификации | Блоки | Кристалл |
| ЯРП | ЯРП спецификации | Регистры | Макро ячейки |
| Логический | Булевы функции | Логические вентили | Стандартные ячейки |
| Схемный | Дифференциальные уравнения | Транзисторы | Маски |
Синтез ЦУ сводится к процессу трансформации проекта от верхнего уровня абстракции к нижнему уровню. Процесс проектирования ЦУ на приведенной диаграмме рис 1.4а) можно отразить в виде последовательного спуска по уровням абстракции по каждой из областей представления. Но спуск по уровням в любой области связан и чередуется с движением по оси иерархии остальных областей. При этом по уровневый характер внутри любой области сочетается с согласованным движением по осям остальных областей. Этот путь состоит из нескольких переходов от одного уровня к другому в одной и той же области; переходе от одной области к другой на том же уровне и оптимизации на любом участке пути. Преобразования носят характер "от нескольких ко многим", что, например, означает существование нескольких структурных реализаций для каждого поведенческого представления и еще больше физических конфигураций для каждой
(рис 1.4) Процесс синтеза
Переходы, показанные на рис 1.4б), представляют различные задачи, решаемые при проектировании. На этой модели синтез соответствует переходу от поведенческой к структурной области. Петля в этом случае соответствует оптимизации на одном и том же уровне. Переход от структурной к физической области соответствует генерации маски (размещения и трассировки), в то время как обратный переход – процессу выделения параметров. При этом из подложки определяются электрические параметры, которые включаются в структурную область для точного моделирования на поведенческом уровне.
На . Дуга 1а переводит различные операции в конкретные подсистемы, процессоры и т.п. Дуга 1b дает описание на уровне ЯРП. ЯРП синтез представлен дугами 2a, 2b, 2c . При этом на шаге 2c выполняется на вентильном уровне оптимизация схемы по некоторым критериям, таким число
(рис 1.5) Высокоуровневый синтез
В зависимости от доступности инструментальных средств систем автоматизации проектирования (САПР) и других факторов, разработчики ЦУ могут использовать любой тип синтеза. Чем выше уровень автоматизации, тем быстрее и качественнее выполняется процесс синтеза. Исторически первым автоматизирован был синтез в физической области. Затем была решена проблема автоматизации логического синтеза. И относительно недавно автоматизирована задача автоматизации отображения с ЯРП уровня на
Приведенная многомерная иерархия отражает объективные взаимосвязи разных аспектов проектирования ЦУ и учитывается в методиках по организации процессов проектирования, а также реализуется в системах, поддерживающих автоматизированное проектирование. Сама организация процесса проектирования ЦУ также носит иерархический характер
В процессе проектирования на разных уровнях используются моделирование и синтез, которые являются взаимно дополняющими процедурами. Кроме этого, обычно на каждом уровне производится
Проектирование ЦУ начинается с разработки технического задания, на базе которого строится
Далее функциональная модель трансформируется в модель уровня
Затем это описание ЦУ логического уровня преобразуется в схемы, после чего проектируется топология кристалла и на основе моделирования определяются реальные физические характеристики проекта, такие как площадь кристалла, временные соотношения и рассеиваемая мощность. По полученным данным можно проверить
В большинстве случаев
(рис 1.6) Тестируемое устройство
Обычно целью эксперимента является оценка технического состояния тестируемого устройства, например, в результате мы должны определить – устройство исправно или неисправно. При этом сравнивается выходная реакция тестируемого устройства с эталонной реакцией исправного устройства. Если реальная выходная реакция отличается от эталонной, то считается, что устройство неисправно.
В случае
| Этап | Цель |
|---|---|
| Производство | |
| Изготовление Подложки | |
| Упаковка в корпус | |
| Приемка | Определение степени соответствия техническим условиям заказчика |
| Выборочный контроль | |
| Проверка годности | Определение соответствия устройства спецификациям |
| Определение параметров | Определение реальных аналоговых и цифровых параметров и соответствия их спецификациям |
| Испытание с нагрузкой | Испытание с повышенной нагрузкой (повышенной температурой, вибрацией и т.п. с целью уничтожения ненадежных компонент) |
| Ускоренное испытание на старение | Оценка времени эксплуатации устройства |
| Диагностика и восстановление | Локализация дефекта в неисправном компоненте |
| Определение качества компонентов устройства | |
| Функциональный контроль | |
| Проверка проектирования |
Обычно на этапе производства кристалл на подложке тестируется до первого несовпадения с эталонной реакцией, после чего неисправная компонента убирается. Здесь целью является как можно раннее обнаружение неисправных компонент и сокращение времени
Если для некоторых компонент разработаны несколько функциональных
Часто интегральные схемы тестируются на максимально возможной рабочей частоте. Это объясняется тем, что стоимость некоторых ИС, например, микропроцессоров, зависит от их рабочей частоты. ИС, имеющие характеристики лучше на 10%, могут стоить дороже на 20-50%.
В случае не прохождения проверяющего
Следует отметить, что
Отметим, что при
При
В соответствии с этим последующие лекции разбиты на четыре части:
Данная лекция является вводной в
В разделе "Области и уровни проектирования" описаны области представления: поведенческая, структурная и физическая. Для каждой области описаны различные уровни моделирования, используемые в САПР: схемный, логический,
В разделе
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.