Лек­ция №3 мар­Ш­рут про­ЕК­ТИ­РО­ВА­ния имс

Вид материала

Документы

Содержание Оп­ре­де­ле­ние но­мен­к­ла­ту­ры ИМС и ме­то­ды их ре­а­ли­за­ции. Язы­ки опи­са­ния ИМС. Уров­ни аб­ст­рак­ции при опи­са­нии ИМС. Ор­га­ни­за­ция си­с­тем про­ек­ти­ро­ва­ния. Срав­ни­тель­ные за­тра­ты на раз­ра­бот­ку.

Подобный материал:

• Лек­ция по те­ме 15. Кри­ми­но­ло­ги­че­ское про­гно­зи­ро­ва­ние и пла­ни­ро­ва­ние, 91.32kb.
• По­ли­ти­че­ская кон­цеп­ция в уче­нии Джо­на Лок­ка, 298.45kb.
• Лек­ция. Те­ма №12. Кри­ми­но­ло­ги­че­ская ха­рак­те­ри­сти­ка и про­фи­лак­ти­ка, 277.99kb.
• Российские Академия Наук и Художеств в судьбе американской этнографической коллекции, 40.33kb.
• Лек­ция №2 элек­Т­ричес­кие сиг­НА­лы ин­ТЕ­граль­ных ми­К­РО­схем, 64.56kb.
• Лек­ция по те­ме № Ус­ло­вия кон­крет­но­го пре­сту­п­ле­ния, 298.33kb.
• Испания столица, крупные города: Мадрид (Madrid). Основные курорты, 73.63kb.
• Ля­ет со­бой один из ком­по­нен­тов учеб­но­го ком­п­лек­та, пред­наз­на­чен­но­го, 5660.87kb.
• Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им проф. М. А. Бонч-Бруевича, 164.48kb.
• В. А. Воропаев «Размышления о Божественной Литургии» Николая Гоголя: из истории создания, 2835.68kb.

Лек­ция №3

МАР­Ш­РУТ ПРО­ЕК­ТИ­РО­ВА­НИЯ ИМС

Ос­нов­ные эта­пы раз­ра­бот­ки ИМС.

Раз­ра­бот­ка ИМС включает ряд обя­за­тель­ных эта­пов. По­с­ле­до­ва­тель­ность эта­пов ука­за­на на ри­сун­ке.

Оп­ре­де­ле­ние тех­ничес­ких ха­ра­к­те­ри­стик ИМС, расчет сро­ков раз­ра­бот­ки и сто­и­мо­сти ИМС, вы­бор тех­но­ло­гии	®	Функ­ци­о­наль­ное про­ек­ти­ро­ва­ние (на уров­не ре­ги­ст­ров), раз­би­е­ние си­с­те­мы на бло­ки	®	Ло­гичес­кое про­ек­ти­ро­ва­ние (на уров­не вен­ти­лей)
Из­го­то­в­ле­ние ИМС	¬	Про­ек­ти­ро­ва­ние то­по­ло­гии ИМС, из­го­то­в­ле­ние фо­то­шаб­ло­нов	¬	Раз­ра­бот­ка элек­т­ричес­ких схем (на уров­не тран­зи­сто­ров)
Кон­т­роль па­ра­ме­т­ров, про­вер­ка со­от­вет­ст­вия тех­ничес­ко­му за­да­нию		Про­из­вод­ст­во

Рис. 3.1. Ос­нов­ные эта­пы раз­ра­бот­ки ИМС.


На пер­вом эта­пе оп­ре­де­ля­ют­ся не толь­ко элек­т­ричес­кие па­ра­ме­т­ры ИМС, но и де­та­ли­зи­ру­ет­ся мар­ш­рут про­ек­ти­ро­ва­ния, ус­та­на­в­ли­ва­ют­ся его сро­ки, а так­же рассчиты­ва­ют­ся эко­но­мичес­кие по­ка­за­те­ли про­из­вод­ст­ва из­де­лий. Этап про­ек­ти­ро­ва­ния то­по­ло­гии тре­бу­ет го­ра­з­до боль­ших эко­но­мичес­ких и вре­мен­ных за­трат, чем лю­бые дру­гие эта­пы раз­ра­бот­ки. Ре­зуль­та­ты про­ек­ти­ро­ва­ния то­по­ло­гии с ис­поль­зо­ва­ни­ем ав­то­ма­тичес­ки дей­ст­ву­ю­щей про­грам­мы су­ще­ст­вен­но ху­же ре­зуль­та­тов, до­с­тиг­ну­тых с ис­поль­зо­ва­ни­ем ручно­го тру­да. Од­на­ко при ручном про­ек­ти­ро­ва­нии уве­личива­ет­ся чис­ло оши­бок и сро­ки раз­ра­бот­ки, что для СБИС де­ла­ет та­кой под­ход про­с­то не­воз­мо­ж­ным. В мар­ш­ру­те про­ек­ти­ро­ва­ния функ­ции человека и ком­пь­ю­те­ра дол­ж­ны быть над­ле­жа­щим об­ра­зом раз­де­ле­ны для до­с­ти­же­ния наи­лучших эко­но­мичес­ких по­ка­за­те­лей из­де­лия. Сто­и­мость ИМС скла­ды­ва­ет­ся из сто­и­мо­сти их про­ек­ти­ро­ва­ния и сто­и­мо­сти про­из­вод­ст­ва. Сто­и­мость про­ек­ти­ро­ва­ния оп­ре­де­ля­ет­ся сте­пе­нью его ав­то­ма­ти­за­ции. Сто­и­мость про­из­вод­ст­ва почти про­пор­ци­о­наль­на чис­лу из­го­то­в­лен­ных из­де­лий. Стан­дар­ти­за­ция то­по­ло­гии при ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ном про­ек­ти­ро­ва­нии мо­жет уве­личить пло­щадь кри­стал­ла в 2е3 раза по срав­не­нию с оп­ти­маль­ным ручным про­ек­том, что сни­жа­ет про­цент вы­хо­да год­ных из­де­лий. Для не­боль­ших се­рий ИМС вы­год­нее сни­жать сто­и­мость раз­ра­бот­ки, жер­т­вуя при этом пло­ща­дью кри­стал­ла и про­цен­том вы­хо­да год­ных. Сто­и­мость про­из­вод­ст­ва ИМС сла­бо за­ви­сит от объ­е­ма вы­пу­с­ка и оп­ре­де­ля­ет­ся пло­ща­дью кри­стал­ла и ти­пом ис­поль­зу­е­мо­го кор­пу­са. С уве­личени­ем пло­ща­ди кри­стал­ла сто­и­мость из­го­то­в­ле­ния ИМС бы­ст­ро воз­рас­та­ет, а сто­и­мость од­но­го ло­гичес­ко­го эле­мен­та име­ет ми­ни­мум, оп­ре­де­ля­е­мый про­цен­том вы­хо­да год­ных, (ри­с. 3.2).




рис. 3.2.

Для схем не­вы­со­кой сте­пе­ни ин­те­гра­ции сто­и­мость кри­стал­ла мень­ше сто­и­мо­сти кор­пу­са и опе­ра­ций кон­т­ро­ля. В этом случае уве­личение пло­ща­ди кри­стал­ла за счет при­ме­не­ния ав­то­ма­тичес­ких ме­то­дов про­ек­ти­ро­ва­ния сла­бо ска­зы­ва­ет­ся на сум­мар­ной сто­и­мо­сти ИМС.

Оп­ре­де­ле­ние но­мен­к­ла­ту­ры ИМС и ме­то­ды их ре­а­ли­за­ции.

Про­це­ду­ра раз­би­е­ния вычис­ли­тель­но­го ус­т­рой­ст­ва на со­ста­в­ля­ю­щие ми­к­ро­схе­мы оп­ре­де­ля­ет­ся тре­бо­ва­ни­я­ми к его вычис­ли­тель­ной про­из­во­ди­тель­но­сти и сто­и­мо­стью ком­п­ле­к­ту­ю­щих из­де­лий. Ме­то­ды ре­а­ли­за­ции ИМС вы­би­ра­ют­ся с учетом ми­ни­маль­ной сто­и­мо­сти все­го ком­п­ле­к­та (Рис. 3.3).

Ос­нов­ные ме­то­ды ре­а­ли­за­ции ИМС сле­ду­ю­щие:

а) Оп­ти­маль­но спро­е­к­ти­ро­ван­ные уни­вер­саль­ные ИМС, ис­поль­зу­е­мые в раз­но­об­раз­ной ап­па­ра­ту­ре (ми­к­ро­про­цес­со­ры, ОЗУ).

б) Ми­к­ро­схе­мы, про­грам­ми­ру­е­мые по­тре­би­те­лем, вы­пу­с­ка­е­мые боль­ши­ми се­ри­я­ми и ис­поль­зу­е­мые в раз­но­об­раз­ной ап­па­ра­ту­ре (ППЗУ, ППЛМ, ППВМ).



рис. 3.3.




в) Ми­к­ро­схе­мы на ос­но­ве ба­зо­вых ма­т­ричных кри­стал­лов для из­го­то­в­ле­ния тре­бу­ют ин­ди­ви­ду­аль­ных фо­то­шаб­ло­нов толь­ко элек­т­ричес­ких межсоеди­не­ний. Про­ек­ти­ро­ва­ние лег­ко под­да­ет­ся ав­то­ма­ти­за­ции. ИМС вы­пу­с­ка­ют­ся се­ри­я­ми в сот­ни и еди­ни­цы ты­сяч штук.

г) Ис­поль­зо­ва­ние при про­ек­ти­ро­ва­нии би­б­ли­о­те­ки стан­дар­ти­зи­ро­ван­ных бло­ков. Для из­го­то­в­ле­ния ИМС тре­бу­ет­ся пол­ный на­бор фо­то­шаб­ло­нов. Эф­фе­к­тив­ность ав­то­ма­ти­за­ции оп­ре­де­ля­ет­ся со­ста­вом би­б­ли­о­те­ки бло­ков. Со­з­да­ние би­б­ли­о­те­ки мо­жет быть до­ро­же про­ек­ти­ро­ва­ния ИМС. Ме­тод эф­фе­к­ти­вен для раз­ра­бот­ки боль­шой но­мен­к­ла­ту­ры ИМС на ос­но­ве еди­но­го на­бо­ра бло­ков. ИМС вы­пу­с­ка­ют­ся се­ри­я­ми в ты­сячи и де­сят­ки ты­сяч штук.

д) Оп­ти­маль­ное про­ек­ти­ро­ва­ние на за­каз схе­мы для спе­ци­аль­но­го при­мене­ния, но вы­пу­с­ка­е­мой боль­шой се­ри­ей, боль­ше ста ты­сяч штук. На­при­мер, схе­мы уп­ра­в­ле­ния дви­га­те­ля­ми.

Гра­фик на ри­с. 3.3. име­ет са­мый об­щий ха­ра­к­тер и не учиты­ва­ет сте­пень ин­те­гра­ции ис­поль­зу­е­мых ИМС и сро­ки их про­из­вод­ст­ва. Со вре­ме­нем уро­вень про­из­вод­ст­ва и про­цент вы­хо­да год­ных по­вы­ша­ют­ся, сто­и­мость кри­стал­лов сни­жа­ет­ся. Ми­ни­мум на гра­фи­ке 3.2. сме­ща­ет­ся в сто­ро­ну по­вы­ше­ния сте­пе­ни ин­те­гра­ции. По­э­то­му, сто­и­мость ком­п­ле­к­ту­ю­щих из­де­лий рассчиты­ва­ет­ся не на мо­мент их раз­ра­бот­ки, а на пред­по­ла­га­е­мое вре­мя их ма­к­си­маль­но­го вы­пу­с­ка. Эко­но­мичес­кие ха­ра­к­те­ри­сти­ки про­из­вод­ст­ва при этом при­хо­дит­ся про­гно­зи­ро­вать.

Раз­би­е­ние вычис­ли­тель­но­го ус­т­рой­ст­ва на со­ста­в­ля­ю­щие ми­к­ро­схе­мы и оп­ре­де­ле­ние ме­то­дов их ре­а­ли­за­ции - это за­дача, ре­ша­е­мая в ус­ло­ви­ях не­до­с­тат­ка ин­фор­ма­ции. Ре­ше­ние час­то на­хо­дит­ся на ос­но­ве субъ­е­к­тив­ных фа­к­то­ров (на­при­мер, на ос­но­ве пре­ды­ду­ще­го опы­та).

Кро­ме это­го, на­ме­ти­лась тен­ден­ция к сме­ши­ва­нию ме­то­дов про­ек­ти­ро­ва­ния. На­при­мер, бло­ка­ми за­каз­ной СБИС мо­гут стать ПЛМ, ОЗУ, БМК с со­от­вет­ст­ву­ю­щей раз­вод­кой и це­ли­ком уни­вер­саль­ный ми­к­ро­про­цес­сор.

Ус­ло­ж­не­ние ме­то­дов про­ек­ти­ро­ва­ния оп­ре­де­ля­ет­ся по­вы­ше­ни­ем воз­мо­ж­но­стей САПР.

Язы­ки опи­са­ния ИМС.

Мно­гие про­б­ле­мы ав­то­ма­ти­за­ции про­ек­ти­ро­ва­ния схо­жи с про­б­ле­ма­ми про­грам­ми­ро­ва­ния. Ма­с­ки для из­го­то­в­ле­ния СБИС очень сло­ж­ны и со­дер­жат мил­ли­о­ны эле­мен­тов. По­э­то­му боль­шой про­ект вы­пол­ня­ет­ся не­сколь­ки­ми ис­по­л­ни­те­ля­ми и мо­жет быть ус­пеш­но за­вер­шен, ес­ли для его опи­са­ния ис­поль­зу­ют­ся язы­ки вы­со­ко­го уров­ня.

Уров­ни аб­ст­рак­ции при опи­са­нии ИМС.

а) Язык за­да­ния гео­ме­т­рии.

Опе­ри­ру­ет пря­мо­у­го­ль­ни­ка­ми и фи­гу­ра­ми из пря­мо­у­го­ль­ни­ков. Про­из­вод­ст­во ма­сок воз­мо­ж­но непосредственно на ос­но­ве опи­са­ния, вы­ра­жен­но­го на этом язы­ке.

При­мер: язык CIF, язык SOURSE.

Ре­да­к­тор опи­са­ния то­по­ло­гии ИМС “СТАЛ­КЕР”.

б) Язык от­ре­з­ков.

На этом уров­не пред­ста­в­ле­ния ИМС тран­зи­сто­ры и кон­такт­ные ок­на пред­ста­в­ле­ны точка­ми ко­ор­ди­нат­ной сет­ки, а про­вод­ни­ки пред­ста­в­ля­ют­ся ли­ни­я­ми. Ин­фор­ма­ция о ши­ри­не про­вод­ни­ков и кон­фи­гу­ра­ции тран­зи­сто­ров за­да­ет­ся про­грам­мой-ком­пи­ля­то­ром, ко­то­рая вы­да­ет опи­са­ние про­ек­та на язы­ке гео­ме­т­рии.

Ре­да­к­тор опи­са­ния ИМС: PCAD.

в) Язык опи­са­ния элек­т­ричес­ких схем.

Оп­ре­де­ля­ет толь­ко на­личие элек­т­ричес­ких свя­зей, но во­об­ще не опи­сы­ва­ет гео­ме­т­рию кри­стал­ла ИМС. Та­кой язык ис­поль­зо­ван для про­грамм схе­мо­тех­ничес­ко­го мо­де­ли­ро­ва­ния, та­ких как PSPICE.

г) Язык опи­са­ния ло­гичес­ких функ­ций.

Оп­ре­де­ля­ет на­личие элек­т­ричес­ких свя­зей, но не на уров­не тран­зи­сто­ров и ре­зи­сто­ров, а на уров­не ло­гичес­ких эле­мен­тов.

В си­с­те­ме PCAD при­сут­ст­ву­ет воз­мо­ж­ность та­ко­го опи­са­ния. На этом уров­не мо­де­ли­ру­ют­ся ло­гичес­кие функ­ции ус­т­рой­ст­ва.

д) Язык за­да­ния ма­шин с ко­нечным чис­лом со­сто­я­ний.

Раз­ра­бо­тан для за­да­ния уп­ра­в­ле­ния ми­к­ро­про­цес­со­ром или ана­ло­гичной ми­к­ро­схе­мой. Язык мо­жет ком­пи­ли­ро­вать­ся в язы­ки бо­лее ни­з­ко­го уров­ня. Язык опе­ри­ру­ет свя­зя­ми на уров­не пе­ре­дачи дан­ных ме­ж­ду ре­ги­ст­ра­ми.

е) Спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ный язык за­да­ния ПЛМ.

Пред­на­значен для ре­а­ли­за­ции пе­ре­ключатель­ной ло­ги­ки и по­с­ле­до­ва­тель­ных ма­шин. На­при­мер, уп­ра­в­ля­ю­щий блок ми­к­ро­про­цес­со­ра.

Ор­га­ни­за­ция си­с­тем про­ек­ти­ро­ва­ния.

Про­б­ле­ма со­вер­шен­ст­во­ва­ния си­с­тем ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­но­го про­ек­ти­ро­ва­ния со­сто­ит не в том, что­бы опи­сать про­ект на язы­ке вы­со­ко­го уров­ня с ис­поль­зо­ва­ни­ем со­от­вет­ст­ву­ю­ще­го ре­да­к­то­ра, а в том, что­бы раз­ра­бо­тать эф­фе­к­тив­ный ком­пи­ля­тор, пре­об­ра­зу­ю­щий опи­са­ние про­ек­та на язык бо­лее ни­з­ко­го уров­ня без оши­бок и из­ли­шеств. К со­жа­ле­нию, воз­мо­ж­но­сти име­ю­щих­ся про­грамм и воз­рас­та­ю­щие тре­бо­ва­ния к сло­ж­но­сти про­ек­тов и плот­но­сти то­по­ло­гии кри­стал­лов ни­ко­г­да не при­хо­дят в со­от­вет­ст­вие. Мо­ж­но вы­де­лить три ос­нов­ных под­хо­да к ав­то­ма­ти­за­ции про­цес­са про­ек­ти­ро­ва­ния:

А) Си­с­те­ма, под­дер­жи­ва­ю­щая про­ек­ти­ро­ва­ние на ни­з­ком уров­не аб­ст­рак­ции.

Б) Си­с­те­ма, под­дер­жи­ва­ю­щая про­ек­ти­ро­ва­ние на не­сколь­ких уров­нях аб­ст­рак­ции (По­мощ­ник раз­ра­ботчика).

В) Си­с­те­ма, обес­печива­ю­щая про­ек­ти­ро­ва­ние толь­ко на вы­со­ком уров­не и ав­то­ма­тичес­ки ком­пи­ли­ру­ю­щая опи­са­ние про­ек­та на язы­ке ни­з­ко­го уров­ня (Крем­ни­е­вый ком­пи­ля­тор).

Ри­с. 3.4.

А) Стру­к­ту­ра си­с­те­мы про­ек­ти­ро­ва­ния, ори­ен­ти­ро­ван­ной на язык ни­з­ко­го уров­ня, представлена на ри­с. 3.4. В дан­ной си­с­те­ме боль­шин­ст­во ре­ше­ний вы­пол­ня­ет­ся на ни­з­ком уров­не аб­ст­рак­ции, хо­тя мо­гут ис­поль­зо­вать­ся спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные язы­ки, та­кие, как язык за­да­ния ПЛМ или язык от­ре­з­ков, ко­то­рые ком­пи­ля­тор пре­вра­ща­ет в язык за­да­ния гео­ме­т­рии.





Б) Стру­к­ту­ра си­с­те­мы “По­мощ­ник раз­ра­ботчика” по­ка­за­на на ри­сун­ке 3.5. В этой си­с­те­ме не­сколь­ко уров­ней опи­са­ния ИМС свя­за­ны вме­сте через ба­зу дан­ных и про­грам­му “По­мощ­ник”. “По­мощ­ник” по­з­во­ля­ет из­ме­нить и до­по­л­нить де­та­ля­ми про­ект, вы­пол­нен­ный на вы­со­ком уров­не аб­ст­рак­ции для по­лучения опи­са­ния ИМС на язы­ке ни­з­ко­го уров­ня. При иде­аль­ных ус­ло­ви­ях “По­мощ­ник” мо­жет пе­ре­про­ек­ти­ро­вать все ни­з­кие уров­ни ав­то­ма­тичес­ки, ес­ли из­ме­не­ния бо­лее вы­со­ких уров­ней не слиш­ком ве­ли­ки.



Ри­с. 3.5.


в) Си­с­те­ма “Крем­ни­е­вый ком­пи­ля­тор” яв­ля­ет­ся во­о­б­ра­жа­е­мой и по­лучает­ся из си­с­те­мы с “По­мощ­ни­ком”, ес­ли во­об­ще ус­т­ра­нить вме­ша­тель­ст­во чело­ве­ка на всех уров­нях про­ек­ти­ро­ва­ния, кро­ме пер­во­го.

В на­сто­я­щее вре­мя кон­це­п­ция по­л­но­стью ав­то­ма­тичес­ко­го про­ек­ти­ро­ва­ния еще не мо­жет быть ре­а­ли­зо­ва­на для но­вых сло­ж­ных про­ек­тов. Од­на­ко раз­ра­ба­ты­вать про­стые ИМС в рас­ши­ре­ние су­ще­ст­ву­ю­щей се­рии и мо­дер­ни­зи­ро­вать раз­ра­бо­тан­ные ра­нее из­де­лия уже мо­ж­но по­л­но­стью ав­то­ма­тичес­ки. Раз­ви­тие си­с­тем про­ек­ти­ро­ва­ния идет по пу­ти умень­ше­ния вме­ша­тель­ст­ва чело­ве­ка в про­цесс пре­об­ра­зо­ва­ния за­да­ния на про­ект с язы­ка вы­со­ко­го уров­ня в язык за­да­ния гео­ме­т­рии.


Срав­ни­тель­ные за­тра­ты на раз­ра­бот­ку.

ПЗУ, ПЛМ	30­е50 ты­сяч $	»100 штук
БМК	10­0­е­150 ты­сяч $	»1000 штук
Би­б­ли­о­течные бло­ки	15­0­е200 ты­сяч $	»1000 штук
За­каз­ная БИС (10 ты­сяч вен­ти­лей)	80­0е1 млн. $	»10­000 штук
Уни­вер­саль­ный ми­к­ро­про­цес­сор (250 ты­сяч вен­ти­лей)	100 млн. $	»1 млн. штук

Вклад раз­ра­бот­ки в сто­и­мость из­де­лия не бо­лее 10­0­200 $ на из­де­лие.