Уровни абстрагирования и аспекты описаний проектируемых объектов.

Большинство видов электронной техники и радиоэлектронной аппаратуры, а также большие и сверхбольшие интегральные схемы относятся к сложным системам.

Дадим определение сложной системы.

СЛОЖНАЯ СИСТЕМА - система, обладающая, по крайней мере, одним из перечисленных признаков:

           а) допускает разбиение на подсистемы, изучение каждой из которых, с учетом влияния других подсистем в рамках поставленной задачи, имеет содержательный характер;

           б) функционирует в условиях существенной неопределенности и воздействие среды на нее обусловливает случайный характер изменения ее параметров или структуры;

           в) осуществляет целенаправленный выбор своего поведения.

Процесс их проектирования характеризуется высокой размерностью решаемых задач, наличием большого числа возможных вариантов, необходимостью учета разнообразных факторов.

В основе проектирования сложных систем блочно-иерархический подход. Сущность блочно-иерархического состоит в уменьшении сложности решаемой проектной задачи. Это осуществляется за счет:

  - выделения ряда уровней абстрагирования (иерархических различаются степенью детализации представлений об объекте.

Этапы нисходящего проектирования:

Компоненты объекта, рассматриваемые как элементы на некотором уровне с номером k, описываются как подсистемы на соседнем уровне с номером k+1.

Относительно аспектов описания объекта.

Аспекты могут быть:

           - функциональные,

           - конструкторские,

           - технологические.

а) Функциональные аспекты можно разделить на:

           - системный,

           - функционально- логический,

           - схемотехнический,

           - компонентный.

На системном уровне в качестве систем выделяют комплексы. Примерами комплексов могут быть ЭВМ, радиолокационная станция. В качестве элементов выделяют блоки (устройства) аппаратуры процессор, модем, передатчик.

На функционально-логическом уровне эти блоки рассматривают как системы, состоящие из элементов. Элементами являются функциональные узлы - счетчики, дешифраторы, отдельные триггеры, вентили, усилители, модуляторы и др.

На схемотехническом уровне функциональные узлы описываются как системы, состоящие из элементов радиоэлектронных схем - транзисторов, конденсаторов, резисторов и др.

На компонентном уровне рассматриваются процессы, которые имеют место в схемных компонентах.

б) Конструкторскому аспекту присуща своя иерархия компонент. Она включает различные уровни описания рам, стоек, панелей, типовых элементов замены, дискретных компонент и микросхем, топологических фрагментов функциональных ячеек и отдельных компонент в кристаллах интегральных микросхем.

Операции, процедуры и этапы проектирования.

Процесс проектирования делится на этапы.

ЭТАП ПРОЕКТИРОВАНИЯ - условно выделенная часть процесса проектирования, состоящая из одной или нескольких проектных процедур. Обычно этап включает процедуры, которые связаны с получением описания в рамках одного аспекта и одного или нескольких уровней абстрагирования. Иногда в процессе проектирования выделяют ту или иную последовательность процедур под названием "маршрут проектирования".

Этапы, в свою очередь, делятся на процедуры и операции.

ПРОЦЕДУРА - формализованная совокупность действий, выполнение которых заканчивается проектным решением.

ПРОЕКТНОЕ РЕШЕНИЕ - промежуточное или окончательное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончательного проектирования.

При проектировании возможны различные последовательности выполнения процедур и этапов.

Различают два способа проектирования (два типа маршрутов):

           - восходящее проектирование,

           - нисходящее проектирование.

Восходящее проектирование (снизу-вверх) имеет место, если проектируются типовые объекты, предназначенные для использования в качестве элементов во многих объектах на более высоких уровнях иерархии (например, серийные микросхемы, стандартные ячейки матричных больших интегральных схем).

Нисходящее проектирование охватывает те уровни, на которых проектируются объекты, ориентированные на использование в качестве элементов в одной конкретной системе.

Проектированию свойственен итерационный характер. При этом приближение к окончательному варианту осуществляется путем многократного выполнения одной и той же последовательности процедур с корректировкой исходных данных. Итерации могут охватывать различные части проектирования, включающие как несколько операций, так и несколько этапов.

ПРИМЕР 1.

           - системотехническое проектирование (анализ тактико-технических требований на проектируемый комплекс, определение основных принципов функционирования, разработка структурных схем);

           - схемотехническое проектирование ( разработка функциональных и принципиальных схем);

           - конструкторское проектирование ( выбор формы, компоновка и размещение конструктивов, трассировка межсоединений, изготовление конструкторской документации);

           - технологическое проектирование ( разработка маршрутной и операционной технологии, определение технологической базы).

ПРИМЕР 2.

Этапы восходящего проектирования БИС:

           - приборно-технологическое проектирование (выбор базовой технологии, выбор топологии компонентов, расчет диффузионного профиля);

           - схемотехническое проектирование ( синтез принципиальной электрической схемы, оптимизация параметров элементов, статистический анализ применительно к типовым ячейкам БИС);

           - функционально-логическое проектирование (синтез комбинационных схем, реализация памяти, синтез контролирующих и диагностических тестов);

           - конструкторско-топологическое проектирование (размещение элементов, трассировка меж- соединений, проверка соответствия топологической и электрической схем , расслоение, вычерчивание послойной технологии).