Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение степени интеграции и сложности СБИС ставит перед разработчиками схем сложные задачи, связанные, во-первых, с необходимостью учета длительности и разброса задержек логических элементов и соединительных связей для конкретных кристаллов в связи с ростом значения этих параметров при еверхминиатюризации, и, во-вторых, с необходимостью совершенствования всего процесса проектирования в условиях возрастающего разнообразия и сложности разрабатываемых специализированных СБИС. Прогресс технологии приводит к тому, что время задержи вентиля и отклонения параметров становятся соизмеримы, ч.то зачастую вызывает нарушение работоспособности схем. Возрастание величин задержек в связях создает значительные трудности при синхронизации: фронты синхросигналов начинают "расползаться". Естественным выходом в создавшееся ситуации является использование самоскнхронных схем, не зависящих от задержек элементов, при создании которых используется идея индикации моментов окончания переходных процессов в схеме. Самосинхроннке схемы (ССС) обладают рядом существенных преимуществ перед синхронными:
отсутствие системы общей синхронизации;
нечувствительность к параметрическим отказам и способность функционировать корректно при любых вариациях задержек э ле ме НТ OB;
повыкекие быстродействия за счет работы по реальным задержкам элементов;
самопроверяемость относительно константных неисправностей:
"МО ґ ті ттпптітлпгл" тггі лоїЛллли гт"г>п\/лгтиітлоіл"" "O^O^VQ" 1 ТГгт —
.пО ^ г> 4ciU J. nuv^m, па nc*ijcuvid іруічс\_,п,уіл oa/icpjficn.j , уц
решение процесса настройки и тестирования, возможность парирования дефектов на кристалле путем саморемонта, приводящее к
ГТГ1 *3 ТТтгіТ*\ітгїїіґ\ ТМтігл-гт'-і пптічі пг.
у bcJiYiHchviiu Ьшлида і. ицпоїл,
lipU^iuid роciJivioс*цуіуі л Mbv -1 У1Л xcAhuJiyj уічс\-п.пл портал*
гак как масштабирование лайаута не приводит к потере работос-
IiO^Ouriu^ J. У1.
uiai Uyi осі исрсЧт# лсппокЭ Піуспм.У ш,^*--і bet лоЛлс ± <^л &На.ЧгІі с Лі»
А*
ное увеличение сложности процесса проектирования.
Работы в области создания самссикхрокных схем были начаты в США в середине 50-х годов и играют сегодня заметную роль практически во всех западных научно-исследовательских программах по созданию новых поколений СБИС. В СССР работы зтого направления проводятся с ?0-х годов группой В. И. Варшавского и к настоящему моменту полученные теоретические результаты в ряде случаев опережают западный уровень. В частности, разработаны формальные методы и алгоритмы анализа и синтеза само-еинхронных схем. В токе время остаются недостаточно исследованными вопросы использования модульного задания схемных спе~
способы проектирования нерегулярных разомкнутых самосинхронных схем с большим числом информационных входов.
Несмотря на значительные успехи теории самосинхронных схем, их промышленное внедрение до последнего времени сдерживалось отсутствием систем автоматизации анализа и синтеза самосинхронных схем, позволяющих значительно расширить круг разработчиков, а также упростить и ускорить сроки проектирования. Создание таких систем предполагает разработку языковых средств, позволяющих аффективно описывать структуру и поведение схем, а также методов преобразования и логической компиляции исходных' спецификаций.
Целью диссертационной работы является разработка методов задания, преобразования и логической компиляции спецификаций самосинхронных схем, включая создание инженерной методики логического проектирования ССС.
Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:
-
создание и теоретическое обоснование метода модульного представления и преобразования спецификаций самосинхронных схем;
-
исследование и разработка подхода к проектированию нерегулярных разомкнутых самосинхронных схем;
3) разработка языкобых конструкций, учитывающих особен
ности базовых моделей, используемых в алгоритмах анализа и
синтеза самоскнхрснкых схем, и обеспечивающих задание схемных
спецификаций ка структурном и поведенческом уровне;
4) разработка инженерной методики логического проектирования ССС, отличительными чертами которой является использование алгоритмов преобразования и логической компиляции схемных спецификации.
Основные методы исследования. Методы исследования, применяемые при решении поставленных задач, базируются на общей теории автоматов и вычислительных алгоритмов, используют результаты теории самосинхронных схем, формальные модели диагностического поведения дискретных систем - диаграммы переходов и диаграммы изменений, а также накопленный к настоящему
Научная новизна проведенных исследований состоит в том, что:
-
Разработан метод модульного задания и преобразования событийных спецификаций самосинхронных схем;
-
Предложены языковые конструкции задания спецификаций CCG, позволяющие описывать как структуру схемы, так и ее поведение на различных уровнях абстракции, а также алгоритмы логической компиляции спецификаций ССС;
3) Разработан метод структурного синтеза самосинхронных
схем, позволяющий компилировать исходную событийную специфи
кацию непосредственно в функциональное описание схемы.
Практическая ценность работы. Значение результатов диссертационной, работы для практики заключается в следующем:
разработанные в работе методы были реализованы при создании подсистемы препроцессоркой обработки системы автоматизации логического проектирования самосинхронных схем F0RCA6E:
использование разработанной методики проектирования самосинхронных схем позволяет повысить качество получаемых схемотехнических решений и ускорить процедуру разработки логической схемы.
Реализация результатов работы. Предложенная методика логического проектирования самосинхронных схем и разработанная программная подсистема препроцессорной обработки схемных спецификаций внедрены в ОКБ "Орбита" УППО (г.Уфа) и ШО "Научный центр'Ч г. Москва), что подтверждается соответствующими актами о внедрении. Материалы исследований вошли в аванпроект "Само-
синхронизация в СБИС и СБИС-системах", выполненный временным научным коллективом под руководством В. И. Варшавского, который был создан при Предприятии перспективных исследований "Научный центр" НПО "Научный центр" на основании проведенного им всесоюзного конкурса перспективных работ в области микроэлектроники.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и сосулїдались на следующих конференциях и семинарах і
nayЧпи аЬлппН^^іхгіл. ^Ьмгіпауал ibUvnn аЬіиІлаїиЬ ЬсКЦ^т
вычислительной техники ІГТО РЗС им. А. С. Попова, Ленинград, 1989,1990 гг.;
научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ЛЗТИ им. В. И. Ульянова (Ленина), 1989 г. ;
международной научно-технической конференции "Программное обеспечение ЭВ1»Г', Тверь, 1990 г.;
- международной научно-технической конференции "САПР-92
Новые информационные технологии в науке, образовании и бизне
се" Гурзуф, 1932 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, 8 рукописных работ и 4 авторских свидетельства на изобретения. Часть работ написана в соавторстве. Личный вклад автора является определяющим в части именно тех результатов, которые вынесены ка защиту.
Структура и объем работы. Диссертация состоит ив введения, четырех глав с выводами, заключения и списка литературы, включающего 108 наименований. Основная часть работы изложена ка 127 страницах машинописного текста. Работа содержит 44 рисунка, 5 таблиц.
