книги / Автоматизация конструкторского проектирования в радиоэлектронике и вычислительной технике. Автоматизация конструкторского проектирования вычислительной техники

Если моделируется ЛЭ типа КП1, то модель элемента векгор ВВ рассматривает как указание о направлении передачи информации, вследствие чего коррегируется вектор С, Если мо­ делируется элемент типа АП 16 (рис. 1), то направление пе­ редачи сигналов определяется из управляющих входов. Модель коррегирует вектор ВВ и вектор С. Результатом моделирова­

и установления режимов работы контактов разъемов, работаю­ щих с двунаправленными шинами.

Рассмотрим способы построения моделей ЛЭ. Для простых ЛЭ модель можно представить в виде таблицы истинно­ сти, где К - мощность алфавита моделирования. Для сигнала X таблицане составляется - считается, что комбинации, не вошедшие в остальные таблицы, принадлежат таблице Л"» Одна­ ко с усложнением функции ЛЭ отобразить его функционирова­

ние таблицами становится практически невозможно из-за огром­ ного их объема.

Обычно модели БИС разрабатываются в вице подпрограмм, имитирующих функционирование ЛЭ. При двузначном модели­ ровании функции ЛЭ удобно отображаются соответствующими командами ЭВМ. Например, логические операции, арифметиче­ ские операции, пересылка сигналов и т.д. При расширении ал­ фавита моделирования для отображения сигнала требуется бо­ лее ^одного бита. Вследствие того теряется возможность ими­ тации функции ЛЭ аналогичными командами ЭВМ. Особенно за­ трудняется разработка моделей на алгоритмических языках. Наверно, целесообразно было бы разработать специальный ин­ струментальный язык для удобного представления функции ЛЭ при разном алфавите. В наиболее простом случае в качестве такого языка может служить системQ макрокоманд Ассембле­ ра [3 ]. При дешифрации векторов команд удобно использовать методику таблиц решений [4 ]. Это позволяет получить более компактную модель и сократить число логических ошибок.

Многие ЛЭ содержат память. В табличных моделях каж­ дая точка памяти имитируется дополнительным фиктивным вы­ водом. Однако для ЛЭ, содержащих память большого объема, это неприемлемо. Например, для БИС типа ОЗУ с памятью 1024x4 бит потребовались бы 4 0 9 6 фиктивных выводов. Со­ стояние памяти для таких ЛЭ необходимо хранить в сжатом

1 2 1

вице в индивидуальных полях памяти. Обычно состояние точки памяти указывается в трехзначном алфавите. Поэтому" для ото­ бражения 1 бита памяти ЛЭ требуется 2 бита памяти ЭВМ. Для хранения состояния ЛЭ типа ОЗУ с памятью Х024х4 би­ тов потребуется Х024 байтов памяти ЭВМ.

Функционирование всех ЛЭ типа ОЗУ в принципе похоже, отличаются лишь объемы памяти. Поэтому можно составить одну обобщенную модель, работающую с индивидуальными по­ лями памяти элементов типа ОЗУ. Управляющими выводами ЛЭ модель можно перевести в один из возможных режимов ра­ боты: отключение выводов, запись информации, выдача инфор­ мации.

Аналогично можно решить проблему моделирования ЛЭ с постоянной памятью (ПЗУ). Данный тип ЛЭ можно рассматри­ вать как частный случай ОЗУ с запретом записи информации в память. Содержимое памяти должно указываться во время кодирования схемы. Так как состояние памяти ПЗУ всегда оп­ ределено однозначно, то память может кодироваться в двоич­ ной форме. Можно составить одну модель, работающую со все­ ми ЛЭ типа ПЗУ. Управляющими выводами ЛЭ модель можнр перевести в один из возможных режимов работы: отключение выводов, выдача информации.

Отдельную проблему представляет моделирование схем, со­ держащих линии задержки (ЛЗ). Обычно задержка сигнала в ЛЗ значительно больше суммарной задержки схемы. Новое зна­ чение сигнала на выходе ЛЗ появляется после завершения пе­ реходных процессов в схеме. Также ЛЗ обладает инерциальной задержкой, поэтому можно считать, чтЬ выдается только уста­

ложим следующую модели ЛЗ (рис. 4 ). Во время моделирова­ ния ЛЗ сигнал из ее входа X переписывается во внутреннюю

Рис. 4 .

точку памяти ТП и там хранится. Таким образом, посде каж­ дого моделирования ЛЗ теряется старое значение сигнала и хранится новое - моделируется инерциальная задержка ЛЗ. Вы­ ход У хранит старое значение сигнала. Передача сигнала из ТП на выход У возможна только по окончании моделирования схемы в целом. Если выходы ЛЗ изменились, требуется повторонов моделирование схемы.

Предлагаемый алгоритм моделирования схемы с ЛЗ приве­ ден на рис. 5. Вначале на входы схемы подаются входные воз-

Запись ссстоыий X на Ьшодь/ А*>

Вас. 5 .

УДК 6 8 1 .3 2 5

РАСЧЕТ ОЦЕНОК УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

В.Ф. Звягин, А.А. Б у ты л и н

1. ^ведение. В течение 5 лет эксплуатации системы ав­ томатизации проектирования тестов (САПТ) на ряде предприя­ тий было спроектировано несколько тысяч тестов для схем различного объема и сложности. Из опыта эксплуатации САПТ в качестве штатного средства проектирования тестов в общем цикле проектирования цифровых схем можно сформулировать следующие практические задачи:

-требуется автоматически спроектировать тест за прием­ лемое время;

-необходимо уметь быстро предсказать время проектиро­ вания теста;

-в случае превышения допустимых предсказываемых‘за­ трат следует выдать рекомендации разработчику схемы по из­ менению схемы с целью сокращения времени проектирования теста.

При решении перечисленных задач могут быть использова­ ны предлагаемые оценки управляемости элементов схемы. Под

управляемостью понимается'возможность получения заданного логического значения на выходе выбранного элемента схемы. Численно управляемость можно охарактеризовать количеством элементов, которые должны сработать до того, как сработает выбранный элемент. Логическая схема задается структурой со­ единения элементов и булевыми функциями элементов в виде

ся две оценки управляемости - для О и для 1. Управляемость зависит от местоположения элемента с приписанным логиче­ ским значением в схеме, от управляемостей входов элемента и от функции, реализуемой элементом.

Если воспользоваться списанием схемы, то можно решить установочную задачу для каждого элемента с приписанным ло­ гическим значением и тем самым оценить, сколько должно сработать элементов до того, как сработает выбранный. Одна­ ко трудоемкость оценки через посредство решения установ оч—

1 2 5

ной задачи представляется соизмеримой с задачей синтеза те­ стов. Понятно, что для получения быстрой и практичной оцен­ ки требуется, чтобы время расчета оценок управляемости бы­ ло бы во много раз меньше времени синтеза теста.

В связи со сказанным для получения оценок управляемо­ сти предлагается в расчете заменить булевые функции элемен­ тов более простыми арифметическими функциями. Такая заме­ на позволяет исключить комбинаторный характер установочной задачи. Оценка управляемости определяется как структурно­ логическая оценка местоположения элемента в схеме плюс усредненная цена всех возможных вариантов решения устано­ в к и ой задачи для элемента.

Известно, что наличие в схеме элементов памяти, глобаль­ ных обратных связей и сходящихся разветвлений затрудняет синтез теста. Эти же свойства логической схемы усложняют и расчет оценок управляемости. Наиболее сложно учесть глобаль­ ные обратнь о связи и сходящиеся разветвления. Расчет оценок управляемости для схем с глобальными обратными связями ос­ новывается на итеративном вычислении. Процедуры достаточно сложны и в данной работе не рассматриваются. Сходящиеся разветвления существенно влияют на сходимость итеративного процесса. Этот вопрос также не рассматривается.

В настоящей работе предлагается методика расчета струк­ турно-логических оценок местоположения элемента в схеме, методика замены булевых функций арифметическими, привэдятся также базовые формулы для расчета оценок управляемости элементов схемы. На основе предлагаемого подхода выведены формулы для оценок управляемости различного вида регистро­ вых структур. Намечены пути использования оценок управляе­ мости для адаптации генератора тестов, для повышения контро­ лепригодности схем. В заключение приведены данные по при­ менению адаптированного генератора теста к микропроцессору К1804ВС1.

Будем считать, что схема состоит-из оцнэвыхоцных эле­ ментов. Элементы не обязательно являются вентилями, они мо­ гут соответствовать оцновыхэдным комбинационным подсхемам, состоящим из вентилей, элементы могут быть также элемента-

1 2 6

множество вершин, соответствующих элементам и входам схе­ мы; U множество ориентированных дуг, соответствующих связям элементов и входов; С —массив кубических покры­ тий, по два покрытия для каждого элемента схемы. Г1о графу G(A'U,C) может быть построен производный граф, названный графом выбора р е ш е н и й //# ^ С^-3. Граф содержит удвоенное количество вершин / W b 2 / 4 / и не более чем учетверенное ко­

Для последовательностных элементов при построении графа вы­ бора решений исключаются из рассмотрения кубы хранения,посколько они не вызывают срабатывания элементов.

Построение модели иллюстрируется на примере схемы,при­

Cl] . При этом выполняется покоординатная свертка покрытия. При отсутствии петель обратной связи граф Г „ является ацик­ лическим и его можно ранжировать. Результат ранжирования очевиден. Уровни обрабатывания показаны на рис. 3 римскя-

1 2 7

Рис. X. Логическая схема

Рис. 2 . Структурно-Алогическая модель схемы

Рис. 3. Граф выбора решений

:ми цифрами. Методика ранжирования логической схемы с гло­ бальными связями в настоящей работе не рассматриваем оя.

3 . OjJC^HJLa-

Оценка управляемости указывает усредненные затраты на получение заданного логического значения на выходе выбран­ ного элемента. Оценка управляемости зависит от структурнологической оценки, местоположения элемента в схеме, функ­ ции, реализуемой элементом, и от оценок управляемости эле­

1 2 9

ментов, нагруженных на ценный. Структурно-логическая оцен­ ка элемента 'вычисляется на основании знания уровней сраба­ тывания элементов логической схемы и функции, реализуем ой

элементом.

Структурно-логическая оценка элемента {OJ} опреде­ лим как

гае суммирование производится по всем кубам С покрытияCp(a)j

л- число входов элемента а ;

К- порядковый номер входа элемента Л (координата куба

С)\

£- логическое значение к-ой координаты куба 6/

суммирование производится лишь для L(a% номер уровня элемента а * '/

номер уровня элемента, соответствующего к-ой коор­ динате куба с*

Структурно-логические оценки элементов для схемы рис. 1 приведены в табл. 1.

mca*)=UHaV+.у^г- j X , J(C),

/Ср(аисеС\а)

гдо Sfc) - цена куба Cj определяемая как сумма цен коорди­ нат куба, отличных от "х*.

$(с)~Х Гс. /ЛГб1)+0-СхУ/Г7ft>Z)],

**1,п

1 3 0