Разработка элементов АРМ проектирования изделий электронной и вычислительной техники

Актуальность темы

Современный уровень развития схемотехнических и конструктивных решений, развитие технологии являются основными факторами увеличения функциональной сложности и, как следствие, постоянного роста степени интеграции изделий электронной (ИЭ) и вычислительной техники (ВТ). В данных условиях постоянно должны модернизироваться средства автоматизированного проектирования. Совершенствование средств проектирования заключается не только в модернизации программного обеспечения, но и в усовершенствовании технических средств проектирования в унифицированных системах проектирования (УСП).

В последнее время используется много новых методов, связанных с техническими средствами, которые повышают адекватность моделирования и сокращают время разработки ИЭ и ВТ. Это специальные аппаратные средства для задач логического моделирования, аппаратные ускорители топологического проектирования, модули физических библиотек элементов и многое другое.

При автоинтерактивной методологии проектирования одним из важных элементов системы является графический видеомонитор. Отечественные средства отображения информации видеомониторы) обладают рядом недостатков:

— имеют относительно малый экран отображения информации (не более 51см);

— не обеспечивают функционирование на различных частотах разверток;

— имеют небольшое число цветов в цветовой палитре;

— не соответствуют эргономическим требованиям международных стандартов.

Поэтому развитие архитектуры автоматизированного рабочего места, за счет разработки новых технических элементов (широкоформатного цветного видеомонитора) и модернизации специализированного аппаратного ускорителя логического моделирования, физической библиотеки элементов, и включения их состав АРМ является актуальной задачей.

Цель работы: выбор и разработка базовых технических и программных средств и элементов унифицированного АРМ, связанных с отображением информации и аппаратным ускорителем процесса моделирования, физической библиотекой моделей.

Для решения поставленной цели должны быть решены следующие основные задачи:

1. Проведен анализ состояния отечественных унифицированных средств проектирования и путей развития отечественных унифицированных АРМ.

2. Обоснована архитектура АРМ, объединяющая методы повышения адекватности и сокращения времени моделирования и сохраняющей преемственность с ранее разработанными САПР.

3. Проведены адаптация специализированного ускорителя логического моделирования в технический комплекс АРМ и разработка физической библиотеки моделей.

4. Разработана архитектура устройства отображения информации, отвечающей требованиям современных унифицированных АРМ.

5. Разработаны специализированное программное обеспечение блока микропроцессорного управления видеомонитора и алгоритмы его работы.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы автоматизации схемотехнического и логического проектирования, теории системного анализа, методы вычислительной математики, структурного и системного программирования, теории цепей, теории кодирования, а также новые информационные технологии и экспериментальные исследования.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Архитектурном решении АРМ, соответствующим современным требованиям САПР ИЭ и ВТ.

2. Разработке методов и средств моделирования устройства отображения информации, отвечающего требованиям современных АРМ.

3. Конструктивных и схемотехнических решениях, предложенных по результатам моделирования, позволивших создать оригинальный отечественный щирокоформатный цветной видеомонитор, который по своим характеристикам не уступает лучшим зарубежным образцам.

4. Разработанном специальном программном обеспечении блока микропроцессорного управления (БМУ), обеспечивающем высококачественное изображение, автоматическую настройку основных узлов видеомонитора, управление режимами энергосбережения и предоставляющем пользователю широкие возможности по выбору режимов работы видеомонитора.

Практическая ценность работы.

Предложенные в диссертационной работе архитектурные принципы, методы проектирования, конструктивные и схемотехнические решения легли в основу создания базовых технических и программных элементов современного отечественного унифицированного АРМ на базе ПЭВМ, отвечающего требованиям по эффективности и адекватности проектирования современных ИЭ и ВТ.

Проведен комплекс работ по подготовке производства перспективной элементной базы, созданию и освоению современного оборудования разработанных технических средств.

Проведена модернизация аппаратного ускорителя логического моделирования, физической библиотеки моделей, разработан первый отечественный широкоформатный цветной видеомонитор и осуществлена их адаптация в состав унифицированного АРМ на базе ПЭВМ.

Реализация и внедрение результатов работы.

На основании проведенной работы были модернизированы аппаратные ускорители логического моделирования, физическая библиотека моделей, создан первый отечественный широкоформатный цветной видеомонитор и специализированное программное обеспечение, которые вошли в состав унифицированного АРМ.

Экспериментальные образцы АРМ используются для проектирования ИЭ и ВТ как автономно, так и в составе интегрированной САПР ОАО «Электроника» .

Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и совещаниях по выполнению работ, направленных на создание видеомонитора в ОАО «ОКБ Процессор» и в департаменте электроники министерства экономики за период с 1993 по 1998 год.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах, в том числе: Межведомственном научно-техническом семинаре «Средства отображения информации. Технологии двойного применения» (Москва, 1996 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем» (Пенза, 1997 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем» (Пенза, 1998 г.), Российская научная конференция «Радиационная стойкость электронных систем — Стойкость-98» (г. Лыткарино, Моск. обл., 1998 г.).

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе монография «Система проектирования биполярных радиационно-стойких ИМС «.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Материал диссертации изложен на страницах, включая графики, таблицы и рисунки.

Выводы:

1. Проведен анализ конструктивно-технологических и схемотехнических особенностей видеомонитора на основании схемотехнических данных, конструктивных особенностей исполения блоков и корпуса в целом.

2. Оценка технических возможностей и характеристик (электрические, светотехнические и эргономические) первого отечественного опытного образца монитора проверялась экспериментально.

3. Проведенные испытания подтвердили соответствие технических характеристик разработанного образца видеомонитора требованиям ТЗ и международных стандартов и подтвердили, что по своим характеристикам данный образец на уровне лучших зарубежных образцов.

Заключение

.

В ходе работы над диссертацией разработан базовый программно-аппаратный комплекс АРМ проектирования ИЭ и ВТ, для чего решены следующие задачи:

1. Проведен анализ состояния отечественных унифицированных средств проектирования ИЭ и ВТ, на основе чего определена необходимость разработки архитектуры АРМ и элементов, входящих в его состав и сделан вывод об экономической целесообразности разработки архитектуры унифицированного АРМ на базе наиболее доступной на сегодняшний день 1ВМ-совместимой ПЭВМ с использованием элементов отечественных разработок.

2. Предложена архитектура АРМ на базе 1ВМ-совместимой ПЭВМ, соответствующая требованиям современных унифицированных систем проектирования и сохраняющая преемственность с ранее разработанными САПР.

3. Сформулированы требования к ускорителю логического моделирования, модулю физической библиотеки, устройству отображения информации, предъявляемые к этим техническим средствам АРМ проектирования ИЭ и ВТустановлена связь между внешними (пользовательскими) характеристиками для оператора САПР, предъявляемыми к видеомонитору и внутренними параметрами видеомонитора.

4. Предложена архитектура устройства отображения информации, отвечающая требованиям современных АРМ. Предложены оригинальные схемотехнические решения основных узлов видеомонитора, соответствующие внутренним параметрам видеомонитораобоснована необходимость введения в состав видеомонитора блока микропроцессорного управления и определены функции, которые он должен выполнять для повышения гибкости и функциональной возможности САПР, предложена схемотехническая реализация блока.

5. Для интегрирования ускорителя логического моделирования в предложенную архитектуру АРМ разработан интерфейс, обеспечивающий преемственность с ранее разработанными подсистемами моделирования САПР ИЭ и ВТ и отвечающий всем требованиям для проведения логического моделирования, проведена модернизация УЛМ и аппаратной физической библиотеки, позволившая реализовать эти технические элементы на стандартных платах, подключаемых к 18А-шине.

6. Разработано специальное программное обеспечение, управляющее БМУ, на основе сформированной структуры СПО БМУ и разработанных алгоритмов работы основных модулей СПО БМУ, обеспечивающее выполнение требований АРМ проектирования ИЭ и ВТ к видеомонитору, повышающее производительность, бездефектность проектирования и эргономику АРМ.

7. Проведен комплекс работ по подготовке производства перспективной элементной базы, созданию и освоению современного оборудования разработанных технических средств и их интеграции в состав АРМ.

8. На основе проделанной работы опытные образцы АРМ укомлектованы разработанными элементами и внедрены в состав действующих САПР ряда предприятий, где показали высокую эффективность работы.