전자 장치의 매개변수를 설계하는 시스템입니다. 컴퓨터 지원 설계 시스템(CAD) 해상도. 테스트 결과에 따라 변경

08.02.2024 -

하드웨어 뉴스

주제에 대한 테스트:

전자 시스템 설계 단계

설계 솔루션은 (해당 수준에서) 절차를 수행한 결과로 하나 또는 다른 계층 수준에서 얻은 설계 개체에 대한 중간 설명입니다.

설계 절차는 설계 프로세스의 필수적인 부분입니다. 설계 절차의 예로는 설계된 장치의 기능 다이어그램 합성, 모델링, 검증, 인쇄 회로 기판의 상호 연결 라우팅 등이 있습니다.

발전소 설계는 여러 단계로 나누어집니다. 단계는 설계 절차의 특정 순서입니다. 일반적인 설계 단계 순서는 다음과 같습니다.

기술 사양 작성;

프로젝트 입력;

건축 디자인;

기능적이고 논리적인 디자인;

회로 설계;

토폴로지 디자인;

프로토타입 제작;

장치 특성 결정.

기술 사양 작성. 설계된 제품에 대한 요구 사항, 특성이 결정되고 설계에 대한 기술 사양이 형성됩니다.

프로젝트 입력. 각 설계 단계에는 고유한 입력 수단이 있습니다. 더욱이 많은 도구 시스템은 프로젝트를 설명하는 여러 가지 방법을 제공합니다.

현대적인 디자인 시스템의 프로젝트 설명을 위한 고급 그래픽 및 텍스트 편집기가 효과적입니다. 이러한 편집기는 개발자에게 대규모 시스템의 블록 다이어그램을 그리고, 모델을 개별 블록에 할당하고, 후자를 버스 및 신호 경로를 통해 연결할 수 있는 기회를 제공합니다. 편집자는 일반적으로 블록 및 연결의 텍스트 설명을 해당 그래픽 이미지와 자동으로 연결하여 포괄적인 시스템 모델링을 제공합니다. 이를 통해 시스템 엔지니어는 평소 작업 스타일을 바꾸지 않아도 됩니다. 마치 종이에 마치 것처럼 프로젝트의 흐름도를 스케치하면서 생각하고 동시에 시스템에 대한 정확한 정보를 입력하고 축적할 수 있습니다.

논리 방정식이나 회로도는 기본 인터페이스 논리를 설명하는 데 매우 잘 사용되는 경우가 많습니다.

진리표는 디코더나 기타 간단한 논리 블록을 설명하는 데 유용합니다.

상태 머신 유형 구성을 포함하는 하드웨어 설명 언어는 일반적으로 제어 블록과 같은 더 복잡한 논리적 기능 블록을 나타내는 데 훨씬 더 효율적입니다.

건축 디자인. 전자 장치의 설계를 CPU와 메모리, 메모리 및 제어 장치에 신호를 전송하는 수준까지 나타냅니다. 이 단계에서는 장치 전체의 구성이 결정되고 주요 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소가 결정됩니다.

저것들. 아키텍처 솔루션의 정확성을 확인하기 위해 높은 수준의 표현으로 전체 시스템을 설계하는 것은 일반적으로 근본적으로 새로운 시스템이 개발되고 모든 아키텍처 문제를 신중하게 해결해야 하는 경우에 수행됩니다.

대부분의 경우 전체 시스템 설계에는 단일 시뮬레이션 패키지에서 테스트할 설계에 비전기적 구성요소와 효과를 포함시켜야 합니다.

이 수준의 요소는 프로세서, 메모리, 컨트롤러, 버스입니다. 모델을 구성하고 시스템을 시뮬레이션할 때 그래프 이론, 집합 이론, 마르코프 프로세스 이론, 큐 이론은 물론 시스템 기능을 설명하는 논리적, 수학적 수단이 여기에 사용됩니다.

실제로는 매개변수화된 시스템 아키텍처를 구축하고 해당 구성에 대한 최적의 매개변수를 선택하는 것이 예상됩니다. 결과적으로 해당 모델을 매개변수화해야 합니다. 아키텍처 모델의 구성 매개변수는 하드웨어에서 구현될 기능과 소프트웨어에서 구현될 기능을 결정합니다. 하드웨어에 대한 일부 구성 옵션은 다음과 같습니다.

시스템 버스의 수, 용량 및 용량;

메모리 접근 시간;

캐시 메모리 크기;

프로세서, 포트, 레지스터 블록의 수;

데이터 전송 버퍼의 용량.

소프트웨어 구성 매개변수에는 다음이 포함됩니다.

스케줄러 매개변수;

작업 우선순위;

"쓰레기 제거" 간격;

프로그램에 허용되는 최대 CPU 간격.

메모리 관리 하위 시스템의 매개변수(페이지 크기, 세그먼트 크기, 디스크 섹터에 걸친 파일 배포)

데이터 전송 구성 매개변수:

시간 초과 간격 값;

조각 크기;

오류 감지 및 수정을 위한 프로토콜 매개변수입니다.

쌀. 1 - 건축 설계 단계의 설계 절차 순서

대화형 시스템 수준 설계에서는 시스템 수준 기능 사양이 먼저 데이터 흐름도 형식으로 도입되고 다양한 기능을 구현하기 위해 구성 요소 유형이 선택됩니다(그림 1). 여기서 주요 임무는 지정된 기능, 속도 및 비용 요구 사항을 충족하는 시스템 아키텍처를 개발하는 것입니다. 아키텍처 수준의 오류는 실제 구현 프로세스 중에 내린 결정보다 훨씬 더 많은 비용을 발생시킵니다.

아키텍처 모델은 중요하며 시스템 동작의 논리와 시간적 특징을 반영하므로 기능적 문제를 식별할 수 있습니다. 여기에는 네 가지 중요한 기능이 있습니다.

데이터 스트림 형태의 높은 수준의 데이터 추상화를 사용하여 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소의 기능을 정확하게 표현합니다.

아키텍처 모델은 구현 기술을 시간 매개변수의 형태로 추상적으로 표현합니다. 구체적인 구현 기술은 이러한 매개변수의 특정 값에 따라 결정됩니다.

아키텍처 모델에는 많은 기능 블록이 구성 요소를 공유(공유)할 수 있도록 하는 회로가 포함되어 있습니다.

이러한 모델은 매개변수화 가능하고, 유형화 가능하며, 재사용 가능해야 합니다.

시스템 수준에서의 모델링을 통해 개발자는 기능, 성능 및 비용 간의 관계 측면에서 대체 시스템 설계를 평가할 수 있습니다.

ASIC 및 시스템을 위한 하향식 설계 도구 시스템(ASIC Navigator, Compass Design Automation).

엔지니어가 밸브 수준에서 설계하는 것을 방지하려는 시도입니다.

논리 보조자(논리 보조자);

디자인 보조원;

ASIC Synthesizez(ASIC 합성기);

통합된 설계 및 분석 환경입니다. 디자인에 대한 그래픽 및 텍스트 설명을 입력하여 ASIC 사양을 생성할 수 있습니다. 사용자는 순서도, 부울 수식, 상태 다이어그램, VHDL 및 Verilog 언어 명령문 등을 포함한 가장 높은 수준의 입력 방법을 사용하여 설계를 설명할 수 있습니다. 시스템 소프트웨어는 전체 후속 ASIC 시스템 설계 프로세스의 기반으로 이러한 입력 방법을 지원합니다.

설계된 ASIC의 일반적인 아키텍처는 물리적 분할을 고려하지 않고 상호 연결된 기능 블록의 형태로 표현될 수 있습니다. 그러면 이러한 블록은 각 기능의 특정 기능에 가장 적합한 방식으로 설명될 수 있습니다. 예를 들어, 사용자는 상태 다이어그램을 사용하여 제어 로직을, 데이터 경로 다이어그램을 사용하여 산술 함수 블록을, VHDL을 사용하여 알고리즘 기능을 설명할 수 있습니다. 최종 설명은 텍스트와 그래픽의 조합일 수 있으며 ASIC 분석 및 구현을 위한 기초 역할을 합니다.

Logic Assistant 하위 시스템은 수신된 사양을 동작 VHDL 코드로 변환합니다. 이 코드는 타사에서 개발한 VHDL 모델링 시스템을 사용하여 처리할 수 있습니다. 동작 수준에서 사양을 수정하면 설계 초기 단계에서 변경 및 디버깅이 가능해집니다.

디자인 어시스턴트

사양이 검증되면 ASIC 장치에 표시될 수 있습니다. 그러나 먼저 사용자는 이러한 높은 수준의 프로젝트를 구현하는 가장 좋은 방법을 결정해야 합니다. 설계 설명은 표준 요소를 기반으로 하는 하나 이상의 게이트 어레이 또는 IC에 매핑될 수 있습니다.

Dising Assistant는 사용자가 최적의 구현을 달성하기 위해 다양한 옵션을 평가하는 데 도움이 됩니다. D.A. 사용자의 지시에 따라 각 분해 옵션과 ASIC 유형별로 예상되는 칩 크기, 가능한 패키징 방법, 전력 소비 및 예상되는 논리 게이트 수를 결정합니다.

그런 다음 사용자는 가상 분석을 대화형으로 수행하고, 다양한 설계 분석을 통해 대체 기술 솔루션을 탐색하거나, 표준 게이트 어레이 요소를 배열 및 이동할 수 있습니다. 이러한 방식으로 사용자는 사양 요구 사항을 충족하는 최적의 접근 방식을 찾을 수 있습니다.

ASIC 합성기

특정 설계 옵션을 선택한 후에는 해당 동작 설명을 논리 게이트 수준 표현으로 변환해야 합니다. 이 절차는 매우 노동 집약적입니다.

게이트 레벨에서는 논리 게이트, 트리거, 진리표, 설명 수단으로서의 논리 방정식 등을 구조적 요소로 선택할 수 있습니다. 레지스터 레벨을 사용할 때 구조적 요소는 레지스터, 가산기, 카운터, 멀티플렉서이며 설명 수단은 진리표, 마이크로 연산 언어, 전이 테이블입니다.

소위 논리적 시뮬레이션 모델 또는 단순히 시뮬레이션 모델(IM)이 기능-논리적 수준에서 널리 보급되었습니다. IM은 설계된 장치 기능의 외부 논리 및 시간적 특징만 반영합니다. 일반적으로 MI에서는 내부 작동 및 내부 구조가 실제 장치에 존재하는 것과 유사해서는 안 됩니다. 그러나 외부에서 관찰되는 IM의 시뮬레이션된 작동 및 기능의 일시적 특징은 실제 장치에 존재하는 기능에 적합해야 합니다.

자동화된 디자인은 사람이 컴퓨터와 상호 작용하여 수행되는 디자인이라고 합니다. 자동화 정도는 다를 수 있으며 사람의 개입 없이 컴퓨터에서 수행되는 설계 작업의 비율로 추정됩니다. =0이면 설계를 비자동화라고 하고, =1이면 자동이라고 합니다.

컴퓨터 지원 설계 시스템은 설계 조직의 부서와 상호 작용하고 컴퓨터 지원 설계를 수행하는 일련의 설계 자동화 도구로 구성된 조직 및 기술 시스템입니다.

복잡한 전자 시스템 설계를 위한 자동화 도구 개발은 다음과 같은 목표를 추구합니다.

제품 개발 및 구현에 소요되는 시간과 비용을 절감합니다.

설계 오류 수를 줄입니다.

설계 솔루션 변경 가능성을 보장하고 제품 검사 및 테스트에 필요한 시간을 단축합니다.

설계의 다양한 단계에서 해결되는 문제는 크게 종합과 분석의 세 그룹으로 나눌 수 있습니다. 분석의 임무는 외부 환경, 구성 요소 및 시스템 구조(또는 모델)의 특정 특성에 대해 시스템의 동작과 속성을 연구하는 것입니다. 일반 시스템 이론에 따르면, 합성은 특정 결과를 얻기 위해 필요하고 충분한 기능과 구조를 생성하는 과정입니다. 시스템에 의해 구현되는 기능을 식별함으로써 해당 시스템이 수행할 작업만 알려진 특정 시스템을 정의합니다.

이런 점에서 함수합성의 단계를 추상합성이라고 한다. 구조적 및 매개변수적 합성 단계도 있습니다. 구조적 합성에서는 객체의 구조, 즉 구성 요소 집합과 서로 연결되는 방식(객체 내 및 외부 환경)이 결정됩니다. 파라메트릭 합성은 주어진 구조 및 성능 조건에서 요소 매개변수의 수치 값을 결정하는 것으로 구성됩니다(즉, 내부 매개변수 공간에서 특정 조건이 충족되는 지점 또는 영역을 찾는 것이 필요함).

CAD 개발은 중요한 과학적, 기술적 문제입니다. 높은 인건비(50-200명의 자격을 갖춘 전문가)에도 불구하고 설계 대상의 복잡성이 증가함에 따라 다양한 기술 분야에서 통합 ARPA를 생성하는 것이 필요합니다. 위의 사항을 고려하여 CAD 시스템이 충족해야 하는 기본 요구 사항을 공식화할 수 있습니다.

1. 분해와 계층의 원리를 구현하는 보편적인 구조를 갖습니다(블록 계층적 접근). 더욱이 계층 구조의 다양한 수준에 있는 설계 시스템은 정보 면에서 일관성을 유지해야 합니다. 정보 일관성은 순차적 설계 절차의 경우 변환이 필요하지 않고 그 중 하나의 출력이 다른 설계 절차의 입력이 될 수 있음을 의미합니다.

2. 높은 수준의 통합성을 갖습니다. 통합 정도는 아이디어 제시부터 프로젝트 구현까지 전체 설계 경로의 구현을 보장하는 수준이어야 합니다. 설계 도구의 통합을 보장하는 데 있어 중요한 역할은 다양한 설계 도구와 데이터의 통합과 단일 사용자 인터페이스를 사용한 관리 기능의 성능을 모두 보장하는 소위 프레임워크인 CAD 시스템에 의해 수행됩니다.

3. 실시간 설계를 수행합니다. CAD와 사용자의 상호 작용에 필요한 시간을 줄이는 것은 개발자와 시스템 간의 상호 작용을 위한 운영 기술 수단의 가용성, 설계 절차의 효율성 등을 통해 보장됩니다.

4. CAD 구조는 열려 있어야 합니다. 개선 시 하위 시스템을 편리하게 확장할 수 있는 특성이 있습니다.

5. 입력 및 출력 정보를 제어할 수 있는 수단을 갖습니다.

6. 프로젝트를 자동으로 변경할 수 있는 수단을 마련하십시오.

2. CAD 하드웨어 및 소프트웨어 단지의 구조

기본 CAD 소프트웨어를 구성하는 모든 하드웨어와 소프트웨어는 수행하는 기능에 따라 분류할 수 있습니다.

소프트웨어(MS);

언어 지원(LS);

소프트웨어(소프트웨어);

기술지원(TO);

정보 지원(IS);

조직 지원(OO);

ML에는 컴퓨터 지원 설계에 사용되는 이론, 방법, 수학적 모델, 알고리즘이 포함됩니다.

LO는 컴퓨터 지원 설계에 사용되는 언어 세트로 표현됩니다. LO의 주요 부분은 사람과 컴퓨터 간의 통신 언어입니다.

소프트웨어는 기계 프로그램과 해당 문서의 집합입니다. 시스템 전체로 나누어 적용됩니다. 시스템 전체 소프트웨어의 구성 요소로는 운영 체제, 컴파일러 등이 있습니다. 이러한 소프트웨어 도구는 기술적 수단의 기능을 구성하도록 설계되었습니다. 컴퓨팅 프로세스를 계획하고 관리하는 데 사용됩니다.

CAD 요구에 맞춰 응용 소프트웨어를 제작합니다. 일반적으로 애플리케이션 소프트웨어 패키지(APP)의 형태로 제공되며 각 애플리케이션은 설계 프로세스의 특정 단계를 담당합니다.

TO 구성 요소는 컴퓨터 지원 설계를 위한 일련의 상호 연결되고 상호 작용하는 기술 수단(예: 컴퓨터, 데이터 전송, 입력, 표시 및 문서화 수단)입니다.

AI는 컴퓨터 지원 설계에 필요한 데이터를 통합합니다. 이는 설계 개체의 매개변수, 중간 결과 등에 대한 참조 정보가 포함된 다양한 매체에 특정 문서 형식으로 표시될 수 있습니다.

CAD IO의 주요 부분은 CAD에서 데이터를 중앙 집중식으로 축적하고 집합적으로 사용하기 위한 도구 세트인 데이터 뱅크(DDB)입니다. BND는 데이터베이스(DB)와 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)으로 구성됩니다. DB - 컴퓨터 저장소에 위치하며 본 BND에 채택된 규칙에 따라 구성된 데이터 자체입니다. DBMS는 BND의 기능을 보장하는 소프트웨어 도구 세트입니다. DBMS를 이용하여 BND에 데이터를 기록하고, 사용자 및 응용프로그램의 요청 등에 따라 데이터를 불러온다.

컴퓨터 지원 설계 프로세스는 수많은 소프트웨어 모듈의 순차적 상호 작용입니다. 모듈의 상호 작용은 주로 제어 연결(한 소프트웨어 모듈 실행에서 다른 소프트웨어 모듈 실행으로의 순서 전환)과 정보(다른 모듈에서 동일한 데이터 사용)에서 나타납니다(그림 1 및 2 참조).

복잡한 시스템을 설계할 때 다양한 소프트웨어 모듈의 정보 조정 문제는 중요합니다. 정보 링크를 구현하는 세 가지 주요 방법이 있습니다.

호출 프로그램에서 호출 프로그램으로 매개변수 전송을 통해

상호 작용하는 모듈의 공통 영역(교환 구역)을 통해;

데이터뱅크를 통해

매개변수 전송을 통한 정보 연결 구현은 매개변수 또는 해당 주소가 전송됨을 의미합니다. 전송되는 데이터의 양이 상대적으로 적고 구조가 간단한 경우에 사용됩니다.

교환 영역을 통해 정보 연결을 구현하는 경우 각 모듈은 데이터를 교환 영역으로 보내 다른 모듈의 요구 사항 관점에서 허용 가능한 형식으로 이를 제시해야 합니다. 각 데이터 소비자 모듈의 데이터 구조에 대한 요구 사항이 다를 수 있으므로 교환 영역을 통한 통신 방법은 소수의 안정적인 정보 연결만으로 구현하기가 비교적 쉽습니다. 특정 소프트웨어 내의 프로그램 모듈에 사용됩니다.

동일한 모듈이 다양한 설계 절차에 포함될 수 있고 많은 모듈과 상호 작용할 수 있다면 정보 교환 수단을 통합하는 것이 좋습니다. 이러한 통합은 BND 개념을 사용하여 수행됩니다. BND에 저장되는 정보의 주요 특징은 구조입니다. BND의 정보 상호작용의 주요 이점은 다음과 같습니다.

지원되는 설계 절차 수에 대한 제한이 해제됩니다.

소프트웨어 시스템의 개발 및 수정이 가능합니다.

PPP를 변경하지 않고도 데이터 저장을 위한 기술적 수단을 수정하고 현대화하는 것이 가능합니다.

데이터 무결성이 보장됩니다.

그러나 데이터 데이터베이스를 통한 정보 연결 구현에는 단점도 있는데, 주로 데이터베이스에서 데이터를 검색하는 데 상당한 시간이 소요된다는 점입니다.

쌀. 1. 관리 연결을 반영한 그래프.

쌀. 2. 정보연결을 반영한 그래프.

쌀. 3. DBMS를 통한 정보연계 구현.

3 . CAD 전자 시스템의 구성

최신 CAD는 과학 및 기술 문헌에서 "워크스테이션"(PC)으로 지칭되는 복잡한 소프트웨어 및 하드웨어 복합체입니다.

쌀. 3. 전자 시스템 설계 워크스테이션의 구조.

쌀. 4. CAD 소프트웨어의 구조.

4 . 전자 장치 표현의 계층적 수준

CAD를 활용한 주요 설계 방식은 블록 계층적 방식, 즉 복잡한 객체를 하위 시스템(블록, 노드, 컴포넌트)으로 분해하는 방식이다. 이 경우, 복잡한 시스템의 기술은 시스템의 속성을 반영하는 세부 정도에 따라 계층적 수준(추상화 수준)으로 구분됩니다. 프로젝트 프레젠테이션의 각 수준에는 시스템, 하위 시스템, 시스템 요소, 시스템 요소 전체의 기능 법칙 및 외부 영향에 대한 자체 개념이 있습니다.

장치 표현 계층의 하나 또는 다른 수준을 결정하는 것은 이러한 개념입니다. 서브시스템은 특정 기능적 특성에 따라 식별되는 일부 요소의 모음인 시스템의 일부이며, 전체 시스템의 단일 기능 기능 목적에 종속됩니다. 시스템의 요소는 특정 기능을 수행하고 주어진 고려 수준에서 분해되지 않는 시스템의 일부로 이해됩니다. 요소의 불가분성은 개념이지만 이 요소의 물리적 특성은 아닙니다. 요소 개념을 사용하여 디자이너는 부품을 기반으로 하거나 여러 요소를 하나로 결합하여 다른 레벨로 이동할 수 있는 권리를 보유합니다.

상위 계층 수준에서 전체 복합 개체는 상호 작용하는 하위 시스템 집합으로 간주됩니다. 다음 계층 수준에서 하위 시스템은 특정 구성 요소(요소)로 구성된 시스템으로 별도로 간주되며 설명이 더 자세히 설명됩니다. 이 계층적 수준은 하위 시스템의 수준입니다. 계층 구조 수준의 수는 항상 제한됩니다. 레벨의 특징은 디자인 하위 시스템을 구성할 수 있는 요소 유형 집합이 제한된다는 점입니다. 이러한 세트를 레벨 베이시스라고 합니다.

분해 방법은 CAD 시스템을 만들 때 심각한 문제를 야기합니다.

계층 구조 수준 및 기반 결정;

소프트웨어 개발;

한 기반에서 다른 기반으로의 매핑 등

전자 회로 및 시스템 개발자가 사용하는 설계된 객체의 계층적 표현 방법은 구조적 요소와 동작 요소의 두 가지 표현(설명) 방법을 기반으로 할 수 있습니다.

구조적 방법에는 시스템 요소를 하위 수준의 상호 연결된 요소 집합으로 설명하여 이 수준의 기초를 정의하는 작업이 포함됩니다. 프로젝트 계층의 구조적 형태는 모델링을 위해 선택된 모든 수준에서 시스템 모델이 해당 수준에 대해 정의된 상호 연관된 요소 집합으로 구축되도록 프로젝트를 분해하거나 분할하는 프로세스를 의미합니다. 여기서 즉시 질문이 제기됩니다. 이러한 요소는 어떻게 결정됩니까? 대부분은 다음 하위 수준의 요소를 사용하여 형성됩니다. 따라서, 그림에 도시된 바와 같이. 도 5에서, 프로젝트는 이 트리의 자체 레벨에 해당하는 다양한 추상화 계층 레벨을 갖는 트리로 표현될 수 있습니다. 트리의 리프 수준에서 가장 낮은 수준의 디자인 요소의 동작이 결정됩니다. 행위적 방법은 특정 절차를 사용하여 입출력 종속성을 기반으로 시스템 요소를 기술하는 것을 포함합니다. 또한, 이 설명은 어떤 고유한 절차에 의해 결정되며, 다른 구성요소를 이용하여 설명하지 않는다. 따라서 행동 모델은 프로젝트 트리의 리프 수준 요소를 설명하는 데 사용됩니다. 프로젝트의 동작 모델은 모든 수준에 존재할 수 있으므로 프로젝트의 여러 부분은 서로 다른 수준의 동작 설명을 가질 수 있습니다.

쌀. 5. 완전한 (a) 및 불완전한 (b) 트리 형태로 제공되는 프로젝트.

그림에서. 그림 5(a)는 모든 동작 설명이 동일한 수준에서 구성되는 "완전한" 프로젝트 트리를 보여줍니다. 그림 5(b)는 동작 설명이 서로 다른 수준에 속하는 부분 트리 형태로 표현된 디자인을 보여줍니다. 이러한 상황은 개발자가 설계를 완료하기 전에 시스템 구성 요소 간의 관계를 구축하고 분석하는 것이 종종 바람직하기 때문에 발생합니다. 따라서 오류 없이 설계 전체를 제어할 수 있도록 논리 게이트 수준과 같이 모든 시스템 구성 요소에 대한 사양을 가질 필요는 없습니다. 이러한 제어는 다중 레벨 모델링, 즉 구성 요소 모델의 동작 설명이 계층의 다양한 레벨을 참조하는 모델링을 사용하여 수행됩니다. 이 접근 방식의 중요한 추가 이점은 모델링 효율성이 향상된다는 것입니다.

하드웨어 개발자의 관점에서 볼 때 그림 1에 표시된 것처럼 6가지 주요 계층 구조 수준이 있습니다. 6.

쌀. 6. 전자 시스템 표시의 계층 구조 수준.

이는 시스템, 마이크로회로(또는 IC), 레지스터, 게이트, 회로 및 토폴로지 레벨입니다. 그림은 표현 수준의 계층 구조가 잘린 피라미드 모양을 가지고 있음을 보여줍니다. 피라미드를 아래쪽으로 확장하면 세부 수준이 증가합니다. 이 수준에서 설계된 장치를 설명할 때 고려해야 하는 요소의 수입니다.

테이블에 1은 각 레벨의 특성을 보여줍니다. 각 레벨의 구조적 요소와 행동 표현이 표시됩니다.

표 1. 모델 계층 구조

수준	구조적 프리미티브	행동 표현을 위한 공식 장치
체계	중앙 프로세서, 스위치, 채널, 버스, 저장 장치 등	시스템분석, 게임이론, 큐잉이론 등
마이크로회로	마이크로프로세서, RAM, ROM, UART 등	입출력 종속성, GSA
등록하다	레지스터, ALU, 카운터, 멀티플렉서, 디코더	디지털 오토마타 이론, 진리표, GSA
판막	논리 게이트, 플립플롭	논리 대수학, 논리 방정식 시스템
회로	트랜지스터, 다이오드, 저항기, 커패시터	전기 회로 이론, 선형, 비선형, 미분 방정식 시스템
규산	기하학적 객체	아니요

가장 낮은 수준인 실리콘에서는 기하학적 모양이 실리콘 다이 표면의 확산, 폴리실리콘 및 금속화 영역을 나타내는 기본 기본 요소로 사용됩니다. 이러한 형태의 조합은 디자이너의 관점에서 크리스탈을 만드는 과정을 모방한 듯하다. 여기서 표현은 순전히 구조적일 뿐입니다(행동적 아님).

다음 상위 레벨인 회로 레벨에서는 저항기, 커패시터, 바이폴라 및 MOSFET 트랜지스터와 같은 전통적인 능동 및 수동 회로 요소의 상호 연결을 사용하여 설계 표현이 형성됩니다. 이러한 구성요소의 연결은 전기 회로의 동작을 모델링하는 데 사용되며, 이 수준에서는 동작을 설명하기 위해 미분 방정식을 사용할 수 있습니다.

세 번째 레벨인 논리 게이트 레벨은 전통적으로 디지털 회로 및 시스템 설계에서 중요한 역할을 합니다. AND, OR, NOT 논리 게이트와 다양한 유형의 플립플롭과 같은 기본 요소를 사용합니다. 이러한 프리미티브를 연결하면 조합 논리 회로와 순차 논리 회로를 처리할 수 있습니다. 이 수준에서 행동을 설명하는 공식적인 장치는 부울 대수입니다.

계층 구조의 게이트 레벨 위에는 레지스터 레벨이 있습니다. 여기서 기본 요소는 레지스터, 카운터, 멀티플렉서, 산술 논리 장치(ALU) 등의 구성 요소입니다. 레지스터 수준에서 디자인의 동작 표현은 진리표, 상태표 및 레지스터 전송 언어를 사용하여 가능합니다.

레지스터 레벨 위에는 칩(또는 IC) 레벨이 있습니다. 칩 수준에서는 마이크로프로세서, 주 메모리 장치, 직렬 및 병렬 포트, 인터럽트 컨트롤러와 같은 구성 요소가 요소 역할을 합니다. 마이크로 회로의 경계는 요소 모델의 경계이기도 하지만 다른 상황도 가능합니다. 따라서 하나의 기능 장치를 함께 구성하는 일련의 미세 회로는 하나의 요소로 표시될 수 있습니다. 여기서 예시적인 예는 비트 모듈러 프로세서의 모델링입니다. 예를 들어 기술 사양 분석 및 분해 단계에서 요소가 하나의 마이크로 회로의 개별 섹션을 나타내는 경우 대체 옵션도 가능합니다. 여기서 주요 특징은 요소가 큰 논리 블록으로 표현된다는 것입니다. 여기서 길고 종종 수렴하는 데이터 처리 경로의 경우 입력에 대한 출력의 종속성을 표현해야 합니다. 낮은 수준의 요소의 경우와 마찬가지로 미세 회로 수준의 요소는 단순한 기본 요소로 계층적으로 구축되지 않고 단일 모델 개체를 나타냅니다. 따라서 직렬 I/O 포트(Universal Asynchronous Transceiver, UART)를 모델링해야 하는 경우 레지스터 및 카운터와 같은 단순한 기능 블록 모델을 연결하여 해당 모델을 구축하지 않으며 여기서 UART 자체가 기본 모델이 됩니다. 이러한 유형의 모델은 다른 제조업체로부터 칩을 구매하지만 내부 논리 게이트 수준 구조는 일반적으로 독점 비밀이기 때문에 모르는 OEM에게 중요합니다. 마이크로회로 레벨 모델의 동작 설명은 주어진 IC에 의해 구현된 각 특정 IC 알고리즘의 입출력 관계를 기반으로 합니다. 최상위 레벨은 시스템 레벨입니다. 이 수준의 요소는 프로세서, 메모리 및 스위치(버스) 등입니다. 이 수준의 동작 설명에는 초당 수백만 명령(메고플롭스) 단위의 프로세서 속도 또는 처리량과 같은 기본 데이터 및 특성이 포함됩니다. 데이터 처리 경로(비트/초)입니다. 테이블에서 도 1 및 이상에서는 인접한 레벨의 구조적 또는 행동적 특성이 어느 정도 중첩되는 것을 알 수 있다. 예를 들어 레지스터와 마이크로 회로 수준 모두에서 GSA를 사용한 표현을 사용할 수 있습니다. 그러나 두 수준의 구조적 표현은 완전히 다르기 때문에 분리됩니다. 마이크로 회로와 시스템 레벨은 본질적으로 동일한 요소를 갖지만 동작 특성이 완전히 다릅니다. 따라서 IC 수준 행동 모델을 사용하면 정수 및 비트 값의 형태로 상세한 개별 응답을 계산할 수 있습니다. 그리고 시스템 수준의 행동 표현에는 심각한 한계가 있습니다. 이는 주로 시스템 용량을 모델링하거나 시스템의 확률론적 매개변수를 결정하는 데 사용됩니다. 실제로 시스템 수준 디자인 뷰는 주로 다양한 아키텍처를 비교 평가하는 데 사용됩니다. 일반적으로 동작 또는 구조적 요구 사항이 다른 경우 다양한 수준 모델을 사용해야 합니다.

프로젝트의 계층적 표현과 관련된 마지막 개념은 소위 프로젝트 창입니다.

이 용어는 각 특정 개발자가 작업하는 프로젝트 트리 수준 그룹을 나타냅니다. 따라서 VLSI 설계를 위한 프로젝트 창에는 실리콘, 회로, 게이트, 레지스터 및 칩 수준이 포함됩니다. 반면에 컴퓨터 설계자는 일반적으로 게이트, 레지스터, 칩 및 시스템 수준을 포괄하는 창에 관심이 있습니다. 다단계 디자인의 기초가 되는 것이 프로젝트 창의 개념이다. VLSI 복잡성이 증가함에 따라 단일 칩에 수십만 개의 논리 게이트를 배치할 수 있으므로 설계 창에 게이트 레이어를 포함하는 것은 실용적이지 않게 됩니다. 레지스터 레벨은 확실히 게이트 레벨보다 덜 복잡하지만 VLSI I/O 신호에만 관심이 있는 사람들을 위한 선택적 세부 정보도 포함할 수 있습니다.

따라서 기계 설계자의 관점에서 볼 때 VLSI 자체가 설계의 요소가 됩니다.

쌀. 7. 다중 프로세서 시스템의 표현 수준 구현의 예.

주석: 본 강의에서는 CAD(Computer-Aided Design) 시스템의 기본 정의, 목적 및 원리를 강의합니다. CAD의 본질과 기능 체계가 제공됩니다. 다른 자동화 시스템 중에서 CAD RES의 위치가 표시됩니다. CAD의 구조와 유형이 고려됩니다. 강의의 주요 목적은 디자인의 기본 원리인 RES 디자인 프로세스의 본질을 보여주는 것입니다. RES의 설계 및 생산 기술 설계에 대한 체계적인 접근 방식에 특히주의를 기울입니다.

4.1. 정의, 목적, 목적

정의에 따르면 CAD는 일련의 설계 자동화 도구와 부서 전문가 팀으로 구성된 조직 및 기술 시스템입니다. 디자인 조직, 활동의 결과인 객체의 자동화된 설계 수행 디자인 조직 [ , ].

이 정의에 따르면 CAD는 자동화 수단이 아니라 물체를 설계하는 인간 활동 시스템입니다. 따라서 과학 및 기술 분야로서의 설계 자동화는 일련의 개별 작업이 아닌 시스템 구성 문제를 다룬다는 점에서 설계 프로세스에서 컴퓨터를 일반적으로 사용하는 것과 다릅니다. 이 분야는 다양한 특정 애플리케이션에 공통적인 기능을 요약하므로 방법론적입니다.

CAD의 기능을 위한 이상적인 체계가 그림 1에 나와 있습니다. 4.1.

쌀. 4.1.

이 계획은 기존 표준에 따른 공식을 완전히 준수하고 모든 설계 작업이 자동화 도구를 사용하여 수행되는 것은 아니며 모든 설계자가 이러한 도구를 사용하는 것은 아닌 실제 시스템을 준수하지 않는다는 점에서 이상적입니다.

디자이너는 정의에서 알 수 있듯이 CAD를 참조합니다. CAD는 자동 설계 시스템이 아닌 컴퓨터 지원 시스템이므로 이 진술은 매우 타당합니다. 이는 일부 설계 작업이 항상 인간에 의해 수행될 수 있고 앞으로도 수행될 것임을 의미합니다. 더욱이, 더 발전된 시스템에서는 인간이 수행하는 작업의 비율은 줄어들겠지만, 이러한 작업의 내용은 더욱 창의적이 될 것이며, 대부분의 경우 인간의 역할은 더욱 책임감 있게 될 것입니다.

CAD의 정의에 따르면 CAD 작업의 목적은 설계입니다. 이미 언급했듯이 디자인은 정보를 처리하는 과정으로, 궁극적으로 설계된 대상과 그 제조 방법을 완전히 이해하게 됩니다.

수동 설계를 실행하는 경우 설계 대상 및 제조 방법에 대한 완전한 설명에는 제품 설계 및 기술 문서가 포함됩니다. 컴퓨터 이용 설계 조건의 경우, 물체에 대한 데이터와 이를 생성하는 기술이 포함된 최종 디자인 제품의 이름이 아직 합법화되지 않았습니다. 실제로는 여전히 "프로젝트"라고 불립니다.

디자인은 인간이 수행하는 가장 복잡한 유형의 지적 작업 중 하나입니다. 더욱이, 복잡한 사물을 디자인하는 과정은 한 사람의 힘을 넘어 크리에이티브 팀에 의해 수행됩니다. 이는 결과적으로 설계 프로세스를 더욱 복잡하게 만들고 공식화하기 어렵게 만듭니다. 이러한 프로세스를 자동화하려면 그것이 실제로 무엇인지, 개발자가 이를 어떻게 수행하는지 명확하게 알아야 합니다. 경험에 따르면 설계 프로세스 및 공식화에 대한 연구는 전문가에게 큰 어려움을 안겨 주었으므로 설계 자동화는 단계적으로 모든 곳에서 수행되어 점차적으로 새로운 모든 것을 포괄했습니다. 프로젝트 운영. 이에 따라 점차적으로 새로운 시스템이 만들어지고, 기존 시스템은 개선되었다. 시스템이 더 많은 부분으로 나누어질수록 각 부분에 대한 초기 데이터를 올바르게 공식화하는 것은 더 어렵지만 최적화를 수행하는 것은 더 쉽습니다.

설계 자동화 객체그가 디자인 과정에서 수행하는 작품, 인간의 행동입니다. 그리고 그들이 디자인한 것은 디자인 개체.

사람은 집, 자동차, 기술적 과정, 산업용 제품. CAD는 동일한 객체를 디자인하도록 설계되었습니다. 이 경우 CAD제품(CAD I)과 프로세스 CAD(캐드 TP).

따라서, 디자인 개체아니다 디자인 자동화 객체. 생산실습 중 디자인 자동화 객체제품을 개발하는 디자이너의 전체 활동 집합입니다. 기술적 과정, 또는 둘 다, 그리고 설계, 기술 및 운영 문서의 형태로 개발 결과를 문서화합니다.

전체 설계 프로세스를 단계와 작업으로 나누어 특정 수학적 방법을 사용하여 이를 설명하고 자동화를 위한 도구를 정의할 수 있습니다. 그런 다음 선택한 항목을 고려해야합니다. 프로젝트 운영그리고 자동화 도구목표를 달성하는 단일 시스템으로 결합하는 방법을 찾아보세요.

복잡한 물체를 디자인할 때 다양한 프로젝트 운영여러 번 반복됩니다. 이는 디자인이 자연스럽게 발전하는 과정이기 때문입니다. 이는 설계된 객체의 일반적인 개념을 기반으로 개발하는 것으로 시작됩니다. 예비 설계. 다음은 대략적인 솔루션(추정치)입니다. 예비 설계모든 후속 설계 단계에서 지정됩니다. 일반적으로 이러한 과정은 나선형으로 표현될 수 있습니다. 나선형의 아래쪽 회전에는 설계된 개체의 개념이 있고 위쪽에는 설계된 개체에 대한 최종 데이터가 있습니다. 정보 처리 기술의 관점에서 나선형의 각 회전마다 동일한 작업이 수행되지만 그 양은 증가합니다. 그러므로 도구적 자동화 도구반복 작업은 동일할 수 있습니다.

실제로 전체 설계 프로세스를 형식화하는 문제를 완전히 해결하는 것은 매우 어렵습니다. 그러나 설계 작업의 적어도 일부가 자동화되면 생성된 CAD를 추가로 개발할 수 있으므로 여전히 정당화될 수 있습니다. 보다 진보된 기술 솔루션을 기반으로 하고 자원 지출을 최소화하는 시스템입니다.

일반적으로 제품 설계 및 제조 기술의 모든 단계에 대해 다음과 같은 일반적인 정보 처리 작업 유형을 구분할 수 있습니다.

필요한 정보를 다양한 출처에서 검색하고 선택합니다.
선택된 정보 분석;
계산 수행;
디자인 결정을 내리는 것;
추가 사용에 편리한 형태로 디자인 솔루션을 등록합니다(제품의 후속 디자인 단계, 제조 또는 작동 중).

모든 설계 단계에서 정보 사용을 관리하기 위해 나열된 정보 처리 작업 및 프로세스를 자동화하는 것은 현대 CAD 시스템 기능의 본질.

컴퓨터 지원 설계 시스템의 주요 특징은 무엇이며 "작업 기반" 자동화 방법과의 근본적인 차이점은 무엇입니까?

첫 번째 특징은 능력이다. 포괄적인일반적인 설계 문제 해결, 특정 작업 간의 긴밀한 연결 설정, 즉 개별 절차뿐만 아니라 설계 단계의 집중적인 정보 교환 및 상호 작용 가능성. 예를 들어 설계의 기술(설계) 단계와 관련하여 CAD RES를 사용하면 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어에 내장되어야 하는 레이아웃, 배치 및 라우팅 문제를 긴밀한 관계로 해결할 수 있습니다.

상위 레벨 시스템과 관련하여 회로와 설계 기술 단계 사이에 긴밀한 정보 연결을 구축하는 것에 대해 이야기할 수 있습니다. 이러한 시스템을 사용하면 일련의 기능, 설계 및 기술적 요구 사항의 관점에서 보다 효과적인 무선 전자 수단을 만들 수 있습니다.

CAD RES의 두 번째 차이점은 대화형 모드지속적인 프로세스가 수행되는 디자인 대화"인간-기계". 아무리 형식적인 디자인 방법이 복잡하고 정교하더라도, 컴퓨팅 도구의 성능이 아무리 뛰어나다고 해도 인간의 창의적인 참여 없이는 복잡한 장비를 만드는 것은 불가능합니다. 설계상, 디자인 자동화 시스템은 디자이너를 대체하는 것이 아니라 디자이너의 창의적인 활동을 위한 강력한 도구 역할을 해야 합니다.

CAD RES의 세 번째 특징은 시뮬레이션 모델링실제와 유사한 작동 조건의 무선 전자 시스템. 시뮬레이션 모델링다양한 방해 요인에 대한 설계된 물체의 반응을 예측할 수 있으며, 디자이너는 프로토타입을 만들지 않고도 자신의 노력의 결실을 "볼" 수 있습니다. 이 CAD 기능의 가치는 대부분의 경우 시스템을 공식화하는 것이 매우 어렵다는 것입니다. 성능 기준 RES. 효율성은 다양한 성격의 수많은 요구사항과 연관되어 있으며 RES의 수많은 매개변수와 외부 요인에 따라 달라집니다. 따라서 복잡한 설계 문제에서는 포괄적인 효율성 기준에 따라 최적의 솔루션을 찾는 절차를 공식화하는 것이 거의 불가능합니다. 시뮬레이션 모델링다양한 솔루션 옵션을 테스트하고 가장 좋은 옵션을 선택할 수 있으며 신속하게 수행하고 모든 종류의 요인과 장애를 고려할 수 있습니다.

네 번째 특징은 설계를 위한 소프트웨어 및 정보 지원이 상당히 복잡하다는 것입니다. 우리는 양적, 양적 증가뿐만 아니라 디자이너와 컴퓨터 간의 의사 소통 언어, 개발 된 데이터 뱅크, 구성 요소 간의 정보 교환 프로그램을 생성해야 할 필요성과 관련된 이념적 복잡성에 대해서도 이야기하고 있습니다. 시스템, 디자인 프로그램. 설계 결과, 새로운 물리적 현상 및 작동 원리, 고급 요소 기반 및 구조, 개선된 설계 및 진보적인 기술 프로세스의 사용으로 인해 아날로그 및 프로토타입과 더 높은 효율성이 다른 새롭고 고급 RES가 생성됩니다.

4.2. 컴퓨터 지원 설계 시스템 및 기술 생성 원리

CAD 시스템을 만들 때 우리는 다음과 같은 시스템 전반의 원칙을 따릅니다.

원칙 포함 CAD의 생성, 운영 및 개발에 대한 요구 사항은 CAD를 하위 시스템으로 포함하는 보다 복잡한 시스템 측면에서 결정된다는 것입니다. 이러한 복잡한 시스템은 예를 들어 ASNI - CAD - 기업의 자동화 제어 시스템, 산업 CAD 등의 복잡한 시스템일 수 있습니다.
원칙 체계적 통일하위 시스템과 CAD 제어 하위 시스템의 기능 간의 통신을 통해 CAD 시스템의 무결성을 보장합니다.
원칙 복잡성디자인의 모든 단계에서 개별 요소의 디자인과 전체 개체의 일관성이 필요합니다.
원칙 정보 통일미리 결정하다 정보 일관성개별 하위 시스템 및 CAD 구성 요소. 이는 CAD 구성 요소를 제공하는 수단이 일반적으로 관련 규제 문서에 의해 설정되는 통일된 용어, 기호, 규칙, 문제 지향 프로그래밍 언어 및 정보 표시 방법을 사용해야 함을 의미합니다. 정보 통일성의 원칙은 특히 데이터 뱅크의 다양한 객체 설계에 반복적으로 사용되는 모든 파일의 배치를 제공합니다. 정보 통일성으로 인해 결과 데이터 배열을 재배치하거나 처리하지 않고 CAD에서 하나의 문제를 해결한 결과는 다른 설계 작업의 초기 정보로 사용될 수 있습니다.
원칙 호환성하위 시스템과 CAD 구성요소 간 구조적 연결의 언어, 코드, 정보 및 기술적 특성을 조정하여 모든 하위 시스템의 공동 기능을 보장하고 보존해야 한다는 것입니다. 개방형 구조일반적으로 CAD. 따라서 CAD에 새로운 하드웨어나 소프트웨어를 도입하더라도 이미 사용 중인 도구가 변경되어서는 안 됩니다.
원칙 불변성 CAD 하위 시스템 및 구성 요소는 가능한 한 보편적이거나 표준이어야 합니다. 즉, 설계된 개체 및 산업 특성에 따라 변하지 않아야 한다고 규정합니다. 물론 모든 CAD 구성요소에 이것이 가능한 것은 아닙니다. 그러나 최적화 프로그램, 데이터 처리 등과 같은 많은 구성 요소는 다양한 기술 개체에 대해 동일하게 만들어질 수 있습니다.

설계 결과, 새로운 물리적 현상과 원리의 사용으로 인해 아날로그 및 프로토타입과 달리 효율성이 더 높은 새롭고 더욱 발전된 RES가 생성됩니다.

설계 솔루션은 (해당 수준에서) 절차를 수행한 결과로 하나 또는 다른 계층 수준에서 얻은 설계 개체에 대한 중간 설명입니다.

발전소 설계는 여러 단계로 나누어집니다. 단계는 설계 절차의 특정 순서입니다. 일반적인 설계 단계 순서는 다음과 같습니다.

기술 사양 작성;

프로젝트 입력;

건축 디자인;

기능적이고 논리적인 디자인;

회로 설계;

토폴로지 디자인;

프로토타입 제작;

장치 특성 결정.

기술 사양 작성. 설계된 제품에 대한 요구 사항, 특성이 결정되고 설계에 대한 기술 사양이 형성됩니다.

프로젝트 입력. 각 설계 단계에는 고유한 입력 수단이 있습니다. 더욱이 많은 도구 시스템은 프로젝트를 설명하는 여러 가지 방법을 제공합니다.

논리 방정식이나 회로도는 기본 인터페이스 논리를 설명하는 데 매우 잘 사용되는 경우가 많습니다.

진리표는 디코더나 기타 간단한 논리 블록을 설명하는 데 유용합니다.

대부분의 경우 전체 시스템 설계에는 단일 시뮬레이션 패키지에서 테스트할 설계에 비전기적 구성요소와 효과를 포함시켜야 합니다.

시스템 버스의 수, 용량 및 용량;

메모리 접근 시간;

캐시 메모리 크기;

프로세서, 포트, 레지스터 블록의 수;

데이터 전송 버퍼의 용량.

소프트웨어 구성 매개변수에는 다음이 포함됩니다.

스케줄러 매개변수;

작업 우선순위;

"쓰레기 제거" 간격;

프로그램에 허용되는 최대 CPU 간격.

메모리 관리 하위 시스템의 매개변수(페이지 크기, 세그먼트 크기, 디스크 섹터에 걸친 파일 배포)

데이터 전송 구성 매개변수:

시간 초과 간격 값;

조각 크기;

오류 감지 및 수정을 위한 프로토콜 매개변수입니다.

쌀. 1

데이터 스트림 형태의 높은 수준의 데이터 추상화를 사용하여 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소의 기능을 정확하게 표현합니다.

아키텍처 모델은 구현 기술을 시간 매개변수의 형태로 추상적으로 표현합니다. 구체적인 구현 기술은 이러한 매개변수의 특정 값에 따라 결정됩니다.

아키텍처 모델에는 많은 기능 블록이 구성 요소를 공유(공유)할 수 있도록 하는 회로가 포함되어 있습니다.

이러한 모델은 매개변수화 가능하고, 유형화 가능하며, 재사용 가능해야 합니다.

시스템 수준에서의 모델링을 통해 개발자는 기능, 성능 및 비용 간의 관계 측면에서 대체 시스템 설계를 평가할 수 있습니다.

ASIC 및 시스템을 위한 하향식 설계 도구 시스템(ASIC Navigator, Compass Design Automation).

엔지니어가 밸브 수준에서 설계하는 것을 방지하려는 시도입니다.

논리 보조자(논리 보조자);

디자인 보조원;

ASIC Synthesizez(ASIC 합성기);

주제에 대한 테스트:

전자 시스템 설계 단계

설계 솔루션은 (해당 수준에서) 절차를 수행한 결과로 하나 또는 다른 계층 수준에서 얻은 설계 개체에 대한 중간 설명입니다.

발전소 설계는 여러 단계로 나누어집니다. 단계는 설계 절차의 특정 순서입니다. 일반적인 설계 단계 순서는 다음과 같습니다.

·기술 사양 그리기;

·프로젝트 입력;

·건축 디자인;

·기능적이고 논리적인 디자인;

· 회로 설계;

토폴로지 디자인;

·시제품 생산;

· 장치 특성 결정.

기술 사양 작성. 설계된 제품에 대한 요구 사항, 특성이 결정되고 설계에 대한 기술 사양이 형성됩니다.

프로젝트 입력. 각 설계 단계에는 고유한 입력 수단이 있습니다. 더욱이 많은 도구 시스템은 프로젝트를 설명하는 여러 가지 방법을 제공합니다.

논리 방정식이나 회로도는 기본 인터페이스 논리를 설명하는 데 매우 잘 사용되는 경우가 많습니다.

진리표는 디코더나 기타 간단한 논리 블록을 설명하는 데 유용합니다.

대부분의 경우 전체 시스템 설계에는 단일 시뮬레이션 패키지에서 테스트할 설계에 비전기적 구성요소와 효과를 포함시켜야 합니다.

·시스템 버스의 수, 비트 용량 및 용량;

메모리 접근 시간;

캐시 메모리 크기;

프로세서, 포트, 레지스터 블록의 수;

·데이터 전송 버퍼의 용량.

소프트웨어 구성 매개변수에는 다음이 포함됩니다.

스케줄러 매개변수;

작업 우선순위;

· "쓰레기 제거" 간격;

·프로그램에 대해 허용되는 최대 CPU 간격;

·메모리 관리 하위 시스템의 매개변수(페이지 크기, 세그먼트 크기 및 디스크 섹터에 걸친 파일 배포)

데이터 전송 구성 매개변수:

·시간 초과 간격 값;

조각 크기;

·오류 감지 및 수정을 위한 프로토콜 매개변수.

쌀. 1 - 건축 설계 단계의 설계 절차 순서

이는 데이터 스트림 형태의 높은 수준의 데이터 추상화를 사용하여 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소의 기능을 정확하게 나타냅니다.

·아키텍처 모델은 구현 기술을 시간 매개변수의 형태로 추상적으로 표현합니다. 구체적인 구현 기술은 이러한 매개변수의 특정 값에 따라 결정됩니다.

·아키텍처 모델에는 많은 기능 블록이 구성 요소를 공유(공유)할 수 있도록 하는 회로가 포함되어 있습니다.

· 이러한 모델은 매개변수화, 입력 및 재사용을 허용해야 합니다.

시스템 수준에서의 모델링을 통해 개발자는 기능, 성능 및 비용 간의 관계 측면에서 대체 시스템 설계를 평가할 수 있습니다.

ASIC 및 시스템을 위한 하향식 설계 도구 시스템(ASIC Navigator, Compass Design Automation).

엔지니어가 밸브 수준에서 설계하는 것을 방지하려는 시도입니다.

논리 보조자(논리 보조자);

·디자인 보조원;

·ASIC Synthesizez(ASIC 합성기);

·테스트 보조원;

디자인 어시스턴트

ASIC 합성기

특정 설계 옵션을 선택한 후에는 해당 동작 설명을 논리 게이트 수준 표현으로 변환해야 합니다. 이 절차는 매우 노동 집약적입니다.

이 단계의 모델은 특정 하드웨어 구현 없이 요소 기반의 기능을 고려하지 않고 기능 또는 논리 회로의 기능을 위해 지정된 알고리즘과 장치의 타이밍 다이어그램이 올바르게 구현되었는지 확인하는 데 사용됩니다.

이는 논리적 모델링 방법을 사용하여 수행됩니다. 논리 모델링이란 논리값 "0"과 "1"의 형태로 제시된 정보를 회로의 입력에서 출력으로 이동한다는 의미에서 기능 회로의 작동을 컴퓨터에서 시뮬레이션하는 것을 의미합니다. 논리 회로의 기능 점검에는 회로에 의해 구현된 논리 기능 점검과 타이밍 관계(중요한 경로의 존재, 장애 위험 및 신호 경합) 점검이 모두 포함됩니다. 이 수준에서 모델의 도움으로 해결되는 주요 작업은 기능 및 회로도 검증, 진단 테스트 분석입니다.

회로 설계는 기술 사양의 요구 사항에 따라 기본 전기 회로 및 사양을 개발하는 프로세스입니다. 설계된 장치는 아날로그(발생기, 증폭기, 필터, 변조기 등), 디지털(다양한 논리 회로), 혼합(아날로그-디지털)일 수 있습니다.

회로 설계 단계에서는 전자 장치가 회로 수준으로 표현됩니다. 이 레벨의 요소는 저항, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터, 다이오드 등 능동 및 수동 구성 요소입니다. 일반적인 회로 조각(게이트, 트리거 등)을 회로 수준 요소로 사용할 수도 있습니다. 설계된 제품의 전자 회로는 설계된 제품의 구조와 요소 구성을 매우 정확하게 반영하는 이상적인 구성 요소의 조합입니다. 회로의 이상적인 구성요소는 주어진 매개변수와 특성을 사용하여 수학적 설명을 허용한다고 가정합니다. 전자 회로 부품의 수학적 모델은 전류 및 전압 변수에 대한 ODE입니다. 장치의 수학적 모델은 회로의 다양한 구성 요소에서 전류와 전압 간의 관계를 표현하는 일련의 대수 또는 미분 방정식으로 표현됩니다. 일반적인 회로 조각의 수학적 모델을 매크로모델이라고 합니다.

회로 설계 단계에는 다음과 같은 설계 절차가 포함됩니다.

구조적 합성 - 설계된 장치의 등가 회로 구성

·정적 특성 계산에는 회로의 모든 노드에서 전류와 전압을 결정하는 작업이 포함됩니다. 전류-전압 특성 분석 및 구성 요소 매개 변수가 이에 미치는 영향 연구.

·동적 특성 계산은 내부 및 외부 매개변수의 변화에 따라 회로의 출력 매개변수를 결정하는 것(단일 변형 분석)과 출력 매개변수의 공칭 값에 대한 민감도 및 분산 정도를 평가하는 것으로 구성됩니다. 전자 회로의 입력 및 외부 매개변수에 따라 달라집니다(다변량 분석).

· 출력 매개변수를 최적화하는 전자 회로의 내부 매개변수 값을 결정하는 매개변수 최적화.

탑다운(top-down) 디자인과 바텀업(bottom-up) 디자인이 있습니다. 하향식 설계에서는 더 높은 수준의 장치 표현을 사용하는 단계가 더 낮은 계층 수준을 사용하는 단계보다 먼저 실행됩니다. 상향식 설계에서는 순서가 반대입니다.

프로젝트 트리를 보면 상향식(bottom-up)과 하향식(top-down)이라는 두 가지 디자인 개념을 지적할 수 있습니다. 여기서 "상단"이라는 단어는 나무의 뿌리를 의미하고 "하단"이라는 단어는 잎을 의미합니다. 하향식 설계를 사용하면 개발자가 이미 루트의 기능만 알고 있을 때 이미 작업을 시작할 수 있습니다. 그리고 그(또는 그녀)는 먼저 루트를 특정 하위 수준 기본 요소 집합으로 나눕니다.

그런 다음 개발자는 기본 레벨 작업을 진행하고 이 레벨의 기본 요소를 분류합니다. 이 프로세스는 프로젝트의 리프 노드에 도달할 때까지 계속됩니다. 하향식 디자인을 특성화하려면 각 수준의 파티션이 하나 또는 다른 객관적인 기준에 따라 최적화된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 여기서 파티션은 '이미 존재하는 것'이라는 틀에 얽매이지 않습니다.

"상향식 디자인"이라는 용어는 디자인 프로세스가 여전히 트리의 루트를 정의하는 것으로 시작한다는 점에서 약간 잘못된 이름입니다. ; 즉, 분할할 때 개발자는 리프 노드에 어떤 구성 요소가 표시될지 가정해야 합니다. 이러한 "낮은" 부품이 먼저 설계됩니다. 하향식 설계가 가장 적합한 접근 방식인 것 같지만 결과 구성 요소가 "표준"이 아니기 때문에 프로젝트 비용이 증가한다는 단점이 있습니다. 따라서 상향식과 하향식 설계 방법을 조합하는 것이 가장 합리적이라고 보입니다.

대다수의 전자 및 컴퓨터 엔지니어는 하향식 방법론을 사용할 것으로 예상됩니다. 본질적으로 그들은 행동 수준에서 제품 설계에 상당한 시간을 소비하는 시스템 엔지니어가 될 것입니다.

오늘날 전자 시스템 설계는 상향식 방법론을 따르며, 설계 프로세스의 첫 번째 단계는 일반적으로 구조적 수준(분명히 IC 및 개별 부품 수준)에서 회로 설명을 입력하는 것입니다. 구조를 결정한 후 이 시스템의 동작에 대한 설명이 이 장비를 설명하기 위한 하나 또는 다른 언어로 도입되고 변조가 수행됩니다. 이 경우 프로젝트의 전자 부분은 설계 도구를 사용하지 않고 수동으로 수행됩니다.

설계된 시스템의 복잡성이 증가함에 따라 개발자는 프로젝트를 직관적으로 분석하는 능력, 즉 시스템 설계 사양의 품질과 특성을 평가하는 능력을 실질적으로 상실하게 됩니다. 그리고 아키텍처 모델을 사용한 시스템 수준 모델링(하향식 설계 프로세스의 첫 번째 단계)은 그러한 기회를 제공합니다.

하향식 설계의 경우 위에서 설명한 상향식 설계의 두 단계가 역순으로 수행됩니다. 하향식 설계는 물리적 또는 구조적 표현보다는 설계 중인 시스템의 동작적 표현에 중점을 둡니다. 당연히 하향식 설계의 최종 결과는 프로젝트의 구조적 또는 도식적 표현이기도 합니다.

여기서 요점은 하향식 설계에는 시스템 아키텍처 모델이 필요하고 상향식 설계에는 구조 모델이 필요하다는 것입니다.

이점(모든 CAD 시스템에 해당):

1) 하향식 설계 방법론은 병렬 설계, 즉 하드웨어와 소프트웨어 하위 시스템의 조화로운 개발을 위한 전제 조건 역할을 합니다.

2) 하향식 설계 방법의 도입은 논리 합성 도구를 통해 촉진됩니다. 이러한 도구는 논리 공식을 물리적으로 구현 가능한 논리 게이트 수준 설명으로 변환하는 기능을 제공합니다.

그것에 의하여:

물리적 구현이 단순화되었습니다.

디자인 타임의 효율적인 활용

·기술적 템플릿이 효과적으로 사용됩니다.

그러나 수십만 논리 게이트 규모의 복잡한 설계의 경우 시스템 수준 모델링 및 분석을 통해 전역 최적화를 달성할 수 있는 것이 바람직합니다.

3) 하향식 설계 방법론은 초기 기능 요구 사항을 기반으로 프로젝트 사양이 자동으로 생성된다는 사실에 기초합니다. 복잡한 시스템 설계의 초기 구성 요소는 기능적 요구 사항입니다. 덕분에 이 접근 방식은 시스템이 작동하지 않을 가능성을 줄여줍니다. 많은 경우 설계된 시스템의 실패는 기능 요구 사항과 설계 사양 간의 불일치로 인해 발생합니다.

4) 하향식 설계의 또 다른 잠재적 이점은 제조된 제품을 모니터링하기 위한 테스트 벡터뿐만 아니라 설계 검증 및 검증을 위한 효과적인 테스트를 개발할 수 있다는 것입니다.

5) 시스템 수준의 모델링 결과는 이미 설계 초기 단계에서 프로젝트에 대한 정량적 평가의 기초가 될 수 있습니다. 이후 단계에서는 설계를 검증하고 검증하기 위해 논리 게이트 수준에서의 시뮬레이션이 필요합니다. 동질적인 설계 환경에서는 첫 번째 설계 단계와 후속 설계 단계에서 얻은 시뮬레이션 결과를 비교할 수 있습니다.

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