Введение к работе
Актуальность проблемы. Рост сложности радиоэлектронной апаратури (РЭА) и ужесточение требований к срокам и качеству ее іазработки требует широкого применения САПР, среди которых важное іесто занимают системы схемотехнического проектирования.
Одним из направлений развития современных САПР являются сис-емы, ориентированные на совместную работу трупам проектировщиков ад большим проектом РЭА. К особенностям аппаратного обеспечения аких систем относятся высокая производительность вычислительного омплекса (ВК), наличие мощного сетевого интерфейса Для обеспе-ения многопользовательского и многозадачного режима работы ис-ользуется, как правило, операционная система (ОС), основанная на ринципах виртуальной организации ресурсов. Программное обеспече-ие (ПО) таких систем включает усовершенствованные пакеты прик-;адных программ (ППП), реализующие расширенный набор проектных роцедур, а также средства координации действий коллектива разработчиков.
Данная работа посвящена вопросам разработки и реализации архітектури САПР схемотехнического проектирования, обеспечивающей иртуальную среду проектирования для группы разработчиков, а так-е вопросам разработки программного и информационного обеспече-:ия, позволяющего создать САПР с расширенными функциональными юзможно'стями. В частности, реализация алгоритмов на базе матрицы :еременных состояния позволяет получить ряд результатов, недос-упных для используемых в современных САПР методов анализа схем.
Конкретную практическую проверку положения работы прошли при іазработке системы схемотехнического проектирования электронных :хем ДИСП. Система реализована на 32-х разрядных мини-ЭВМ высокой [роизводительности СМ-1700, что позволяет обеспечить требуемые :арактеристики производительности ВК.
В отличии от известных зарубежных систем рассматриваемого аасса, САПР ДИСП имеет следующие особенности:
наличие специализированной базы данных (БД) диалогового 'ипа для хранения моделей схемных компонентов и данных проекта;
легко доступная пользователю возможность создания собс-венных моделей схемных компонентов в виде схем замещения;
оптимизация параметров исследуемой схемы на основе различ-:ых критериев оптимальности;
- расчет устойчивости схем, возможность расчета схем в режи
ме генерации сигнала.
Актуальность проделанной работы заключается в следующем:
в настоящее время в стране распространены САПР, ориентированные на индивидуального пользователя на базе персональных компьютеров (ПК), однако развитию современных средств проектирования для многопользовательских систем уделяется недостаточное внимание;
эффективность систем схемотехнического проектирования оп^ ределяется уровнем предоставляемых пользователю сервисных услуг и полнотой набора проектных процедур. В связи с эти;.: реализация новых алгоритмов анализа схем является актуальной задачей;
г повышение адекватности моделирования достигается с помощью увеличения числа специализированных моделей и учета реальных параметров модели. Поэтому актуальна разработка вопросов, связанных с организацией информационного обеспечения схемотехнических САПР.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование и разработка САПР схемотехнического проектирования, обеспечивающей функционально-полный набор проектных процедур в рамках проекта, выполняемого коллективом разработчиков.
Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:
-
Исследование и выбор аппаратных и системных средств, разработка ПО, реализующих разделение проектных данных и вычислительных ресурсов.
-
Разработка архитектуры САПР схемотехнического проектирования на базе виртуальной ОС.
-
Анализ и выбор методов формирования математической модели схемы и решения системы схемных уравнений.
-
Исследование и разработка алгоритмов, позволяющих вычислять передаточную функцию в аналитическом виде, проводить анализ устойчивости электронных схем.
-
Реализация моделей схемных компонентов для разработанных алгоритмов.
-
Адаптация алгоритмов и ПО, испольг^емых в ранее разработанных реализациях системы на IBM ГС и СМ-1420 для применения на СМ-1700.
- З -Основные методы исследования. Для'решения поставленных задач использовались понятия и методы теории систем автоматизированного проектирования, аппарата линейной алгебры и теории матриц, дифференциального исчисления, теории электрических цепей, структурного и системного программирования.
Новые научные результаты.
1. Предложена архитектура схемотехническое САПР, использую
щая: -
средства создания разделяемой среды проектирования для сетевой или локальной конфигурации ВК;
распределение проектных данных между общей БД и базами данных сеанса проектирования пользователей.
2. Предложен алгоритм формирования математической модели
схемы на базе уравнений состояния, отличающийся от известных:
более простым способом формирования матрицы, основанным на линейном ісомбинировании строк и столбцов матрицы узловых потенциалов;
сравнительно меньшими вычислительными затратами по времени и объему памяти.
3. Разработан алгоритм расчета устойчивости, основанный на
методе формирования матрицы состояний и использующий способ обра
ботки вырождений схемы, не требующий вычисления обратных, матриц.
4.' Разработан способ формирования програкмно-реализуемых моделей реактивных компонентов (в том числе частотнозависимых источников тока и напряжения).
Практическая ценность работы. Значение результатов диссертационной работы для практики заключается в следующем:
-
Предложенная архитектура САПР позволяет реализовать функции совместного использования вычислительных ресурсов с координацией действий группы разработчиков. Архитектура поддердивает как сетевую, так и локальную конфигурацию ВК;
-
Разработанные алгоритмы формирования матрицы состояний могут послужить основой для создания#ряда алгоритмов схемотехнического анализа как линейных, так и нелинейных схем;
-
Алгоритм расчета устойчивости обеспечивает новые возможности при расчете схем в режиме генерации сигнала
-
Разработанные модели позволяют использовать САПР ДИСП для
- 4 -проектирования различных классов аналоговых электронных схем.
6. Использование СЫ-1700 в качестве базовой инструментальной машины САПР и реализация САПР ДИСП на данной ЭВМ расширяет круг пользователей и позволяет создавать ВК САПР с высокими показателями производительности.
Реализация результатов работы. Теоретические "и практические-' результаты работы использованы в научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре САПР СПбЭТИ им. & И. Ульянова( Ленина) по хоздоговорной тематике.
Результаты внедрены и используются на промышленных предприятиях и в вузах, что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
Зональной научно-технической конференции "Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА", г.Пенза, 1991 г.;
Научно-техническом семинаре "Проектирование радиозлеістрон-ного оборудования с применением САПР", г. Николаев, 1990 г.;
Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация проектирования и конструирования в электронном машиностроении", Г. Москва, 1988г. ;
. - Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ им. В. И. Ульянова( Ленина), 1989-1992гг.
Пубдичации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, 4 глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 86 наименований и приложения. Основной текст изложен на 94 страницах машинописного текста. Работа включает 11 рисунков и 2 таблицы.
