Разработка и исследование распределенной подсистемы конструкторского проектирования электронных схем

• Автор: Лаврик, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Обзор существующих сред распределенных вычислений и анализ возможности реализации РСАПР.

1.1. Классификация и особенности iсистем.

1.2. Возможности применения кластерных систем для решения задач САПР.

1.3. Возможности I для развертывания РСАПР

1.4. Развитие облачных вычислений

1.5. Выводы

2. Теоретическое обоснование эффективности применения РСАПР РЭС

2.1. Определение и используемые критерии эффективности РСАПР.

2.2. Временная сложность задач конструкторского проектирования на распределенных САПР.
2.3. Сравнительная оценка эффективности РСАПР относительно сосредоточенной
2.4. Возможные подходы к оценке числа межблочных связей
2.5. Оценка минимально возможного числа внешних связей на основе разбиения однородного графа
2.6. Оценка худших случаев разбиения схем
2.7. Выводы
3 Разработка распределенной подсистемы для решения задач конструкторского проектирования.
3.1 Анализ технологий распределенных вычислений
3.2. Разработка программной оболочки для распределенной
подсистемы КП
3.2.1. Описание взаимодействия сервера и клиента.
3.2.2 Программная реализация оболочки
3.3 Разработка и исследование имитационной модели РСАПР электронных схем
3.3.1. Анализ видов данных, необходимых на каждом этапе проектирования в распределенной САПР
3.3.2 Разработка и исследование программы моделирования РСАПР
3.4 Разработка и исследование алгоритма создания однородных графов с заданной локальной степенью.
3.5 Разработка распределенной подсистемы конструкторского проектирования электронных схем.
3.5.1 Разработка серверной части.
3.5.2 Внутренние алгоритмы подсистемы
3.5.3 Реализация структур данных
3.5.4 ИнтерфейсЮ
3.5.5 Разработка клиентской части.
3.6. Выводы.
4. Экспериментальные исследования разработанной распределенной подсистемы.
4.1 Постановка экспериментов.
4.1.1 Выбор способа оценки времени проектирования
4.1.2 Динамика изменения выигрыша при фиксированном числе элементов схем.
4.1.3 Динамика изменения выигрыша при фиксированной величине загруженности
4.2 Выводы.
Заключение.
Список литературы


Использование различных достижений микроэлектроники при производстве интегральных схем (ИС), больших ИС (БИС), сверхбольших ИС (СБИС), суперкристаллов, обуславливает повышение основных характеристик электронных вычислительных средств (ЭВС), проектируемых на их основе, например, снижаются массогабаритные показатели, уменьшаются потребляемая и рассеиваемая мощности, повышаются быстродействие и надёжность [3-]. Современные ЭВС, такие как, персональные компьютеры, оборудование вычислительных центров и исследовательских лабораторий, контроллеры и другие управляющие устройства и системы содержат в своём составе десятки, а иногда и сотни СБИС. К характеристикам ЭВС предъявляются неоднозначные требования в зависимости от класса и назначения аппаратуры, использующей СБИС и суперкристаллы. Какая-то из характеристик или их совокупность могут быть определяющими, тогда как требования к остальным снижаются. К примеру, в аппаратуре с автономным питанием потребляемая мощность микросхем должна быть как можно меньшей по сравнению с мощностью аналогичных изделий, используемых в стационарных радиоэлектронных средствах (РЭС). В бытовой аппаратуре компоненты со сверхвысоким быстродействием (электронные цифровые часы, калькуляторы, игрушки) использовать ни к чему [8,-]. Развитие микроэлектроники происходило поэтапно: от малых схем до систем на кристалле. Степень интеграции постоянно возрастает с момента изобретения ИС. В настоящее время стандартные материалы и производственные процессы уже не могут обеспечить нужное быстродействие СБИС. В технологии совершен переход от двухмерных топологий к трехмерным. Компоненты, традиционно располагаемые друг рядом с другом в одной плоскости, теперь могут быть расположены друг над другом, как этажи дома. Результат - компактный «бутерброд» из компонентов, существенно меньший по размеру и более быстродействующий, чем ранее. Метод, созданный исследователями 1ВМ, устраняет необходимость в длинных металлических проводниках, которые соединяют «плоские» чипы вместе, отводя эту роль связям, проходящим сквозь кремниевую пластину. По оценке 1ВМ, этот прием позволяет сократить расстояния, которые должны пройти сигналы, в раз, и увеличить пропускную способность каналов до 0 раз по сравнению с плоскими чипами []. В микропроцессорах новая технология позволит расположить ядра ближе друг к другу, и равномерно распределить питание по всему чипу. Это должно увеличить скорость работы процессоров при одновременном снижении энергопотребления на величину до %. Появится возможность выпускать чипы «ргосевзог-оп-ргосеББОг» («процессор на процессоре») или «тетогу-оп-ргосеззог» («память на процессоре»). Это позволит изменить способы взаимодействия между процессором и памятью, существенно ускорив обмен информацией между ними []. Ранее созданные разработчиками систем и аппаратуры функционально законченные узлы, блоки, отдельные субсистемы, конструктивно реализованные в виде печатных плат, с десятками типов универсальных и специализированных микросхем и отдельных компонентов, успешно трансформируются в качественно новую реализацию — специализированные сверхбольшие интегральные схемы типа «система на кристалле» [-]. С появлением новых технологических возможностей для создания более совершенных продуктов все острее становятся проблемы сложности их разработки. Решение этих проблем предъявляет определяющие требования к современным средствам САПР, а быстрое развитие информационных технологий открывает новые пути для их развития. Классификация технологий реализации САПР представлена на рис. ВЫСОКОГО. АВ/^^р! Рис. Рассмотрим основные из них. В настоящее время на рынке программно-аппаратных средств представлено большое количество систем, в той или иной степени обеспечивающих автоматизацию проектно-конструкторских и технологических работ (САО/САМ/САЕ системы). По своим возможностям и функциональному назначению они разделены на три уровня: верхний, нижний и средний. Системы нижнего уровня предназначены для автоматизации создания текстовой и чертежной документации, используемой в производстве, а также для решения отдельных задач подготовки управляющих проірамм для оборудования с ЧПУ.